斯坦福大學(xué)解開淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的「秘密」，有助于切斷腫瘤遠處轉(zhuǎn)移丨Cell

蔚藍色淼 2022-05-24 發(fā)布于河北

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文獻題目：Lymph node colonization induces tumor-immune tolerance to promote distant metastasis

中文題目：淋巴結(jié)定植引發(fā)腫瘤免疫耐受并促進腫瘤遠端轉(zhuǎn)移

雜志及影響因子：

研究意義: 對于大多數(shù)腫瘤來說，如果出現(xiàn)遠處器官轉(zhuǎn)移，通常被診斷為疾病的終末階段，是腫瘤相關(guān)死亡的主要原因。前期有研究表明淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移可能是遠處轉(zhuǎn)移的前兆，然而腫瘤系統(tǒng)發(fā)育重建表明，這種轉(zhuǎn)移可能是獨立的克隆來源。因此，淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移在腫瘤遠處轉(zhuǎn)移中的意義仍然是一個有爭議的科學(xué)問題；此外，淋巴結(jié)浸潤本身在腫瘤播散中可能的作用及潛在分子機制也是未知的。

本研究通過構(gòu)建淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移動物模型，深入探究了腫瘤擴散到淋巴結(jié)的機制，以及這種轉(zhuǎn)移對遠端組織腫瘤定植的影響?？偟膩碚f，他們發(fā)現(xiàn)淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移腫瘤的表觀遺傳發(fā)生了重塑，對抗腫瘤免疫產(chǎn)生了抑制效應(yīng)，最終產(chǎn)生促進腫瘤轉(zhuǎn)移的特異性免疫耐受條件。這對深入理解腫瘤轉(zhuǎn)移的機制具有重要啟示作用，同時也揭示了淋巴結(jié)在腫瘤遠端轉(zhuǎn)移過程中的關(guān)鍵作用，為將來開發(fā)靶向淋巴結(jié)的精準抗腫瘤療法奠定了理論基礎(chǔ)。

圖片來源：Cell

導(dǎo)讀

對于大多數(shù)腫瘤來說，如果出現(xiàn)遠處器官轉(zhuǎn)移，通常被診斷為疾病的終末階段，是腫瘤相關(guān)死亡的主要原因。這些轉(zhuǎn)移通常發(fā)生在淋巴結(jié) (LNs) 受累之前，LNs 是組織和腫瘤的下游引流部位，因此可以認為其定植基本不受阻礙，是腫瘤向遠處擴散的中間媒介。

因此，淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移可能是遠處轉(zhuǎn)移的前兆，然而腫瘤系統(tǒng)發(fā)育重建表明，這種轉(zhuǎn)移可能是獨立的克隆來源。因此，淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移在腫瘤遠處轉(zhuǎn)移中的意義仍然是一個有爭議的科學(xué)問題。

前期的研究表明，機體發(fā)生腫瘤時，來自原發(fā)腫瘤的經(jīng)典樹突狀細胞 (cDC) 亞群在 LNs 中表達腫瘤特異性抗原，可引發(fā)有效的抗腫瘤免疫。然而，這些研究并沒有考慮淋巴結(jié)浸潤本身在腫瘤播散中的可能作用；此外，在淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移過程中腫瘤逃避抗腫瘤免疫的機制以及這種轉(zhuǎn)移對疾病進展的影響在很大程度上是未知的。

近日，來自斯坦福大學(xué)的科學(xué)家們在國際頂尖期刊 Cell 發(fā)表了題為 Lymph node colonization induces tumor-immune tolerance to promote distant metastasis 的研究論文，通過構(gòu)建淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移動物模型，深入探究了腫瘤擴散到淋巴結(jié)的機制，以及這種轉(zhuǎn)移對遠端組織腫瘤定植的影響。

研究結(jié)果表明，淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移腫瘤的表觀遺傳發(fā)生了重塑，對抗腫瘤免疫產(chǎn)生了抑制效應(yīng)，最終產(chǎn)生促進腫瘤轉(zhuǎn)移的特異性免疫耐受條件。本研究對深入理解腫瘤轉(zhuǎn)移的機制具有重要啟示作用，同時也揭示了淋巴結(jié)在腫瘤遠端轉(zhuǎn)移過程中的關(guān)鍵作用，為將來開發(fā)靶向淋巴結(jié)的精準抗腫瘤療法奠定了理論基礎(chǔ)。

圖片來源：Cell

主要研究內(nèi)容

淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移在促進腫瘤遠端器官轉(zhuǎn)移中的作用

首先，該團隊采用了一種體內(nèi)選擇的方法構(gòu)建了淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移小鼠模型，該方法類似于在其他器官特異性轉(zhuǎn)移模型中使用的方法。

具體來說，他們將黑素瘤細胞系 B16-F0 植入小鼠，再從受累的淋巴結(jié)中產(chǎn)生新生細胞系，并將其再次植入到野生型小鼠中，通過在 9 代小鼠中重復(fù)了這個過程，他們得到了近 300 個獨特的細胞系。

總體來說，子代 LNs 雖然生長動力學(xué)降低，但其比親代細胞系轉(zhuǎn)移到 LNs 的頻率更高。比如說，使用不同熒光標記親代和第六代 LN (LN6) 細胞系并進行皮下注射，結(jié)果發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生的 LNs 轉(zhuǎn)移幾乎完全由 LN6 細胞組成。

圖片來源：Cell

不過，盡管淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移是由 LN6 細胞構(gòu)成的，但小鼠的肺轉(zhuǎn)移主要來自于親代細胞，因此他們猜想淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移可能通過其他機制影響了遠端轉(zhuǎn)移，而不是作為轉(zhuǎn)移細胞來源。

因此，他們用親本或子代 LN 細胞系接種到小鼠體內(nèi)，然后通過向小鼠尾靜脈注射表達熒光標記的親本細胞，結(jié)果發(fā)現(xiàn)攜帶 LN 腫瘤的小鼠比攜帶親本腫瘤的小鼠的肺轉(zhuǎn)移負擔(dān)更大，這表明 LN 子代細胞系增強了腫瘤在遠端器官定植的能力。

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LNs 轉(zhuǎn)移表現(xiàn)出由干擾素刺激基因主導(dǎo)的特征

為了探討其中的機制，他們對不同代、LNs 位點和系統(tǒng)發(fā)育譜系的腫瘤細胞系進行了全轉(zhuǎn)錄組測序。主成分分析和相關(guān)性聚類結(jié)果表明同類品系間的聚類最接近。他們將腫瘤細胞系分為「早期」、「中期」、「中晚期」和「晚期」四類。

晚期和早期株系的比較分析共鑒定出數(shù)百個存在顯著差異表達的基因，而幾乎所有與差異表達基因相關(guān)的生物學(xué)過程都與免疫反應(yīng)相關(guān)，其中，基因集富集分析結(jié)果表明 I 型和 II 型干擾素反應(yīng)在晚期細胞系中高度富集。

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I 型和 II 型干擾素誘導(dǎo)的信號傳導(dǎo)激活了數(shù)百個基因，其中包括了程序性死亡配體 1 (PD-L1，由 Cd274 編碼) 和主要組織相容性類別 I (MHC-I) 亞基 β-2 微球蛋白 (B2m)，兩者在調(diào)節(jié)腫瘤免疫應(yīng)答中發(fā)揮著重要作用。更加有意思的是，Cd274 和 B2m 轉(zhuǎn)錄本和蛋白的豐度在 LN 世代中逐漸增加。

為了確定是否需要接觸干擾素才能獲得上述的信號激活，他們敲除了親本細胞系中的 Ifnar1 和 Ifngr1，以此削弱了其對干擾素的響應(yīng)能力。

當將這些細胞植入小鼠體內(nèi)時，與野生型腫瘤產(chǎn)生 43% 的轉(zhuǎn)移相比，IFNR 雙敲除腫瘤產(chǎn)生 LN 轉(zhuǎn)移的比例只有 10%。當從雙敲除腫瘤的 LN 轉(zhuǎn)移中再次衍生細胞系并將其重新植入新的受體小鼠時，小鼠轉(zhuǎn)移到 LNs 的頻率 (14%) 比野生型腫瘤 (92%) 更是低得多。

總之，這些結(jié)果表明，I 型 IFNR 在維持干擾素刺激基因的穩(wěn)定表達方面發(fā)揮重要作用。

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LNs 轉(zhuǎn)移誘導(dǎo)的 Treg 具有抗原特異性并促進遠端轉(zhuǎn)移

調(diào)節(jié)性 T 細胞 (Tregs) 可抑制 T 細胞的抗腫瘤反應(yīng)并表現(xiàn)出抗原特異性，研究人員發(fā)現(xiàn)發(fā)生 LNs 轉(zhuǎn)移的腫瘤中 Tregs 的數(shù)量顯著增加，這提示 LNs 轉(zhuǎn)移促進了其誘導(dǎo) Treg 分化的能力。

進一步的動物實驗表明，缺乏 Tregs 的小鼠腫瘤生長動力學(xué)和 LNs 轉(zhuǎn)移顯著降低；此外，Tregs 的缺失還會導(dǎo)致肺轉(zhuǎn)移的數(shù)量顯著減少。

那么淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移小鼠的 LNs 中是否可以產(chǎn)生腫瘤抗原特異性 Tregs？

為了回答這個問題，他們從原發(fā)親本腫瘤伴或不伴 LNs 轉(zhuǎn)移的小鼠 LNs 中分離出 Tregs，并將相同數(shù)量的 Tregs 注射到荷瘤小鼠中，結(jié)果發(fā)現(xiàn)雖然受體小鼠的原發(fā)腫瘤大小沒有差異，但接受 LNs 轉(zhuǎn)移組織 Tregs 的小鼠有更多的肺轉(zhuǎn)移。

因此，這一結(jié)果表明來自淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的 Tregs 比來自無淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的小鼠的 Tregs 具有更大的促進遠端轉(zhuǎn)移的能力，這也提示淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移能夠誘導(dǎo)產(chǎn)生抗原特異性 Tregs，而這些是抗原特異性的 Tregs 則可促進遠端組織的轉(zhuǎn)移。