文獻(xiàn)解讀：IL3介導(dǎo)細(xì)胞毒性T細(xì)胞-嗜堿性粒細(xì)胞互作增強(qiáng)抗腫瘤免疫
在癌癥治療領(lǐng)域，免疫療法的發(fā)展為患者帶來(lái)了新的希望。然而，腫瘤微環(huán)境（Tumor microenvironment, TME）對(duì)免疫細(xì)胞功能的復(fù)雜影響，常常限制了免疫治療的效果。細(xì)胞毒性 CD8(+) T 淋巴細(xì)胞（CTLs）在腫瘤免疫防御中扮演著關(guān)鍵角色，但在 TME 的作用下，它們可能逐漸衰竭，喪失抗腫瘤能力。
山東大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院魏健研究員在免疫學(xué)領(lǐng)域期刊《Cancer Immunology Research》發(fā)表最新研究成果“IL3-Driven T Cell–Basophil Crosstalk Enhances Antitumor Immunity”。文章系統(tǒng)地解析了 IL3 介導(dǎo)的細(xì)胞毒性 T 淋巴細(xì)胞-嗜堿性粒細(xì)胞互作機(jī)制，揭示了其在調(diào)節(jié)機(jī)體抗腫瘤免疫力中的關(guān)鍵作用。同時(shí)，研究結(jié)果還表明，利用 IL-3 或嗜堿性粒細(xì)胞可作為一種有希望的手段來(lái)優(yōu)化并增強(qiáng)癌癥免疫療法的療效，為癌癥免疫治療的發(fā)展提供了潛在方向。
作者進(jìn)一步探究補(bǔ)充IL3是否能夠消除腫瘤生長(zhǎng)。對(duì)荷瘤小鼠腹腔注射IL3 ，或?qū)δ[瘤細(xì)胞進(jìn)行基因改造過(guò)表達(dá) IL3，均顯著抑制腫瘤生長(zhǎng)。即使只有1%的腫瘤細(xì)胞過(guò)表達(dá) IL3，也能顯著抑制腫瘤生長(zhǎng)，并且在轉(zhuǎn)移性黑色素瘤模型中，補(bǔ)充IL3減少了肝轉(zhuǎn)移結(jié)節(jié)的形成。此外，將過(guò)表達(dá) IL3 的 OT1 細(xì)胞輸入到荷瘤小鼠中也能抑制腫瘤生長(zhǎng)并延長(zhǎng)宿主生存。這些數(shù)據(jù)表明，無(wú)論是單獨(dú)補(bǔ)充IL3 還是與 T 細(xì)胞作用相結(jié)合，都能有效控制腫瘤生長(zhǎng)。（圖2）
雖然 IL3 補(bǔ)充有效地抑制了腫瘤生長(zhǎng)，但其機(jī)制尚不明確。作者探究發(fā)現(xiàn)，IL3 介導(dǎo)的抗腫瘤活性依賴于淋巴細(xì)胞的功能，在缺乏成熟 T 和 B 細(xì)胞的 Rag1 KO 小鼠中未觀察到這種抑制作用。清除掉小鼠模型中的 CTLs ，則消除了 IL3 對(duì)腫瘤生長(zhǎng)的抑制和對(duì)生存的改善。這表明CTLs 在 IL3 介導(dǎo)的腫瘤控制中發(fā)揮關(guān)鍵作用。
作者進(jìn)一步探索發(fā)現(xiàn)，補(bǔ)充IL3 可觀察到CTLs 的 CD44、T-bet、增殖標(biāo)志物 Ki67、IFNγ 和 TNFα 表達(dá)增加，PD1 表達(dá)下降， TIM3 表達(dá)有一定程度的降低，但對(duì)顆粒酶 B 無(wú)影響。此外，IL3 處理的 CD8(+) T 細(xì)胞在代謝、效應(yīng)功能、活力和體外抗腫瘤能力方面與對(duì)照組相似，這表明 IL3 并非直接作用于CD8(+) T 細(xì)胞增強(qiáng)其抗腫瘤免疫活性，而是通過(guò)間接機(jī)制發(fā)揮作用。（圖3）
作者團(tuán)隊(duì)在研究期間發(fā)現(xiàn)，IL3介導(dǎo)的CTLs 抗腫瘤活性增強(qiáng)可能涉及中間細(xì)胞群的參與。與純化的 CD8(+) T 細(xì)胞（pCD8）相比，與脾細(xì)胞共培養(yǎng)的CD8(+) T 細(xì)胞（bCD8）表現(xiàn)出以糖酵解為主的代謝模式、 IFNγ 產(chǎn)生和存活能力增強(qiáng)，并且過(guò)繼轉(zhuǎn)輸?shù)胶闪鲂∈笾泻�，bCD8 OT1細(xì)胞的抗腫瘤免疫活性更強(qiáng)。通過(guò) transwell 系統(tǒng)研究發(fā)現(xiàn)，其他細(xì)胞群釋放的可溶性因子介導(dǎo)了 CD8(+) T 細(xì)胞效應(yīng)功能的增強(qiáng)。T 細(xì)胞產(chǎn)生的可溶性效應(yīng)因子作用于某些非 T/B 細(xì)胞亞群，繼而改善 CTLs的效應(yīng)功能。IL3 在其中起到了介導(dǎo) T 細(xì)胞和非 B/T 細(xì)胞互作的關(guān)鍵作用。（圖4）
為確定 IL3 的細(xì)胞靶點(diǎn)，作者從 Rag1 KO 小鼠脾臟中分離出不同細(xì)胞群進(jìn)行評(píng)估，發(fā)現(xiàn)只有經(jīng) IL3 處理的 CD45(+)Lin(–)細(xì)胞培養(yǎng)基增強(qiáng)了 CD8(+) T 細(xì)胞的 IFNγ 產(chǎn)生。同樣，經(jīng) IL3 處理的瘤內(nèi)來(lái)源 CD45(+)Lin(–)細(xì)胞的條件培養(yǎng)基增強(qiáng)了 CTL 的 IFNγ 產(chǎn)生和活力。
其中，嗜堿性粒細(xì)胞作為 CD45(+)Lin(-)白細(xì)胞的一個(gè)亞群，表達(dá)高水平的 IL3 受體，IL3 處理嗜堿性粒細(xì)胞可促進(jìn) CD8(+) T 細(xì)胞的 IFNγ 產(chǎn)生和活力。此外，補(bǔ)充 IL3 顯著增加了小鼠脾臟和腫瘤中的嗜堿性粒細(xì)胞數(shù)量，清除嗜堿性粒細(xì)胞則降低了 IL3 補(bǔ)充的抗腫瘤功效，從 B16-IL3 黑色素瘤荷瘤 Rag1 KO 小鼠脾臟中分離出的嗜堿性粒細(xì)胞能夠限制腫瘤生長(zhǎng)。這些結(jié)果表明，IL3 激活的嗜堿性粒細(xì)胞在增強(qiáng)抗腫瘤免疫方面發(fā)揮關(guān)鍵作用。（圖5）
為更好地應(yīng)對(duì)臨床上癌癥治療，作者還評(píng)估了化療藥物對(duì)IL3 表達(dá)或效應(yīng)功能的影響，以及IL3介導(dǎo)的免疫細(xì)胞互作在黑色素瘤患者預(yù)后中的作用。以上數(shù)據(jù)表明，靶向 IL - 3 介導(dǎo)的細(xì)胞毒性 T 淋巴細(xì)胞-嗜堿性粒細(xì)胞互作機(jī)制，可能是增強(qiáng)抗腫瘤免疫和改善患者預(yù)后的一個(gè)有效途徑。（圖7）
研究方法亮點(diǎn)
這項(xiàng)工作深入探究了IL - 3 介導(dǎo)的細(xì)胞毒性 T 淋巴細(xì)胞 - 嗜堿性粒細(xì)胞串?dāng)_機(jī)制，綜合運(yùn)用多種實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ秃图夹g(shù)，包括細(xì)胞培養(yǎng)、動(dòng)物實(shí)驗(yàn)、基因工程、細(xì)胞分選和分子生物學(xué)檢測(cè)等，全面深入地揭示了 IL3 在腫瘤免疫中的復(fù)雜作用機(jī)制，為理解腫瘤免疫抑制提供了新的視角。
在該研究中，研究人員采用了瑞沃德生產(chǎn)的納米磁珠細(xì)胞分選產(chǎn)品。此外，瑞沃德還可提供的該研究所涉及的原代細(xì)胞提取、細(xì)胞純化等，腫瘤治療相關(guān)臨床前研究實(shí)驗(yàn)技術(shù)的完整解決方案。截止目前，瑞沃德產(chǎn)品及服務(wù)覆蓋海內(nèi)外 100 多個(gè)國(guó)家和地區(qū)，客戶涵蓋全球2500+醫(yī)院，1000+科研院所，6000+高等院校，已助力全球科研人員發(fā)表SCI文章14500+，獲得行業(yè)廣泛認(rèn)可。
山東大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院魏健研究員在免疫學(xué)領(lǐng)域期刊《Cancer Immunology Research》發(fā)表最新研究成果“IL3-Driven T Cell–Basophil Crosstalk Enhances Antitumor Immunity”。文章系統(tǒng)地解析了 IL3 介導(dǎo)的細(xì)胞毒性 T 淋巴細(xì)胞-嗜堿性粒細(xì)胞互作機(jī)制，揭示了其在調(diào)節(jié)機(jī)體抗腫瘤免疫力中的關(guān)鍵作用。同時(shí)，研究結(jié)果還表明，利用 IL-3 或嗜堿性粒細(xì)胞可作為一種有希望的手段來(lái)優(yōu)化并增強(qiáng)癌癥免疫療法的療效，為癌癥免疫治療的發(fā)展提供了潛在方向。
作者利用 B16 黑色素瘤模型來(lái)探究腫瘤進(jìn)展過(guò)程中 T 細(xì)胞的衰竭情況。隨著腫瘤的生長(zhǎng)，PD1 和 TIM-3 的表達(dá)增加，而 T-bet 與效應(yīng)細(xì)胞因子（IFNγ、TNFα 和 IL2）的產(chǎn)生減少，這表明在腫瘤生長(zhǎng)過(guò)程中 T 細(xì)胞逐漸衰竭。同時(shí)，研究發(fā)現(xiàn)體外激活的 CD8(+)和 CD4(+) T 細(xì)胞表現(xiàn)出IL3高表達(dá)，且早期腫瘤中的 CD8(+)和 CD4(+) T 細(xì)胞的出現(xiàn)伴隨有大量 IL3 產(chǎn)生，但隨著腫瘤發(fā)展，IL3 逐漸減少。進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在模擬 TME的低葡萄糖和持續(xù)激活條件下培養(yǎng) CD8(+) T 細(xì)胞，其 IL3 表達(dá)和分泌減少，說(shuō)明 TME中的葡萄糖剝奪是導(dǎo)致 T 細(xì)胞在持續(xù)抗原刺激下 IL3 減少的一個(gè)重要因素。（圖1）
圖1. T 細(xì)胞的效應(yīng)因子IL3 在腫瘤生長(zhǎng)期間逐漸下降
作者進(jìn)一步探究補(bǔ)充IL3是否能夠消除腫瘤生長(zhǎng)。對(duì)荷瘤小鼠腹腔注射IL3 ，或?qū)δ[瘤細(xì)胞進(jìn)行基因改造過(guò)表達(dá) IL3，均顯著抑制腫瘤生長(zhǎng)。即使只有1%的腫瘤細(xì)胞過(guò)表達(dá) IL3，也能顯著抑制腫瘤生長(zhǎng)，并且在轉(zhuǎn)移性黑色素瘤模型中，補(bǔ)充IL3減少了肝轉(zhuǎn)移結(jié)節(jié)的形成。此外，將過(guò)表達(dá) IL3 的 OT1 細(xì)胞輸入到荷瘤小鼠中也能抑制腫瘤生長(zhǎng)并延長(zhǎng)宿主生存。這些數(shù)據(jù)表明，無(wú)論是單獨(dú)補(bǔ)充IL3 還是與 T 細(xì)胞作用相結(jié)合，都能有效控制腫瘤生長(zhǎng)。（圖2）
圖2. IL3 補(bǔ)充有效地控制了腫瘤的生長(zhǎng)
雖然 IL3 補(bǔ)充有效地抑制了腫瘤生長(zhǎng)，但其機(jī)制尚不明確。作者探究發(fā)現(xiàn)，IL3 介導(dǎo)的抗腫瘤活性依賴于淋巴細(xì)胞的功能，在缺乏成熟 T 和 B 細(xì)胞的 Rag1 KO 小鼠中未觀察到這種抑制作用。清除掉小鼠模型中的 CTLs ，則消除了 IL3 對(duì)腫瘤生長(zhǎng)的抑制和對(duì)生存的改善。這表明CTLs 在 IL3 介導(dǎo)的腫瘤控制中發(fā)揮關(guān)鍵作用。
作者進(jìn)一步探索發(fā)現(xiàn)，補(bǔ)充IL3 可觀察到CTLs 的 CD44、T-bet、增殖標(biāo)志物 Ki67、IFNγ 和 TNFα 表達(dá)增加，PD1 表達(dá)下降， TIM3 表達(dá)有一定程度的降低，但對(duì)顆粒酶 B 無(wú)影響。此外，IL3 處理的 CD8(+) T 細(xì)胞在代謝、效應(yīng)功能、活力和體外抗腫瘤能力方面與對(duì)照組相似，這表明 IL3 并非直接作用于CD8(+) T 細(xì)胞增強(qiáng)其抗腫瘤免疫活性，而是通過(guò)間接機(jī)制發(fā)揮作用。（圖3）
圖3. IL3 間接增強(qiáng) CTLs 抗腫瘤活性
作者團(tuán)隊(duì)在研究期間發(fā)現(xiàn)，IL3介導(dǎo)的CTLs 抗腫瘤活性增強(qiáng)可能涉及中間細(xì)胞群的參與。與純化的 CD8(+) T 細(xì)胞（pCD8）相比，與脾細(xì)胞共培養(yǎng)的CD8(+) T 細(xì)胞（bCD8）表現(xiàn)出以糖酵解為主的代謝模式、 IFNγ 產(chǎn)生和存活能力增強(qiáng)，并且過(guò)繼轉(zhuǎn)輸?shù)胶闪鲂∈笾泻�，bCD8 OT1細(xì)胞的抗腫瘤免疫活性更強(qiáng)。通過(guò) transwell 系統(tǒng)研究發(fā)現(xiàn)，其他細(xì)胞群釋放的可溶性因子介導(dǎo)了 CD8(+) T 細(xì)胞效應(yīng)功能的增強(qiáng)。T 細(xì)胞產(chǎn)生的可溶性效應(yīng)因子作用于某些非 T/B 細(xì)胞亞群，繼而改善 CTLs的效應(yīng)功能。IL3 在其中起到了介導(dǎo) T 細(xì)胞和非 B/T 細(xì)胞互作的關(guān)鍵作用。（圖4）
圖4. IL3 介導(dǎo)的 T 細(xì)胞和非 B/T 細(xì)胞的串?dāng)_
增強(qiáng)了 CD8+ T 細(xì)胞的抗腫瘤能力
（作者用到瑞沃德納米磁珠細(xì)胞分選系統(tǒng)分離純化CD8+T細(xì)胞）
增強(qiáng)了 CD8+ T 細(xì)胞的抗腫瘤能力
（作者用到瑞沃德納米磁珠細(xì)胞分選系統(tǒng)分離純化CD8+T細(xì)胞）
為確定 IL3 的細(xì)胞靶點(diǎn)，作者從 Rag1 KO 小鼠脾臟中分離出不同細(xì)胞群進(jìn)行評(píng)估，發(fā)現(xiàn)只有經(jīng) IL3 處理的 CD45(+)Lin(–)細(xì)胞培養(yǎng)基增強(qiáng)了 CD8(+) T 細(xì)胞的 IFNγ 產(chǎn)生。同樣，經(jīng) IL3 處理的瘤內(nèi)來(lái)源 CD45(+)Lin(–)細(xì)胞的條件培養(yǎng)基增強(qiáng)了 CTL 的 IFNγ 產(chǎn)生和活力。
其中，嗜堿性粒細(xì)胞作為 CD45(+)Lin(-)白細(xì)胞的一個(gè)亞群，表達(dá)高水平的 IL3 受體，IL3 處理嗜堿性粒細(xì)胞可促進(jìn) CD8(+) T 細(xì)胞的 IFNγ 產(chǎn)生和活力。此外，補(bǔ)充 IL3 顯著增加了小鼠脾臟和腫瘤中的嗜堿性粒細(xì)胞數(shù)量，清除嗜堿性粒細(xì)胞則降低了 IL3 補(bǔ)充的抗腫瘤功效，從 B16-IL3 黑色素瘤荷瘤 Rag1 KO 小鼠脾臟中分離出的嗜堿性粒細(xì)胞能夠限制腫瘤生長(zhǎng)。這些結(jié)果表明，IL3 激活的嗜堿性粒細(xì)胞在增強(qiáng)抗腫瘤免疫方面發(fā)揮關(guān)鍵作用。（圖5）
圖5. IL3 激活的嗜堿性粒細(xì)胞
限制腫瘤生長(zhǎng)并增強(qiáng)抗腫瘤免疫
作者進(jìn)一步通過(guò)RNA-seq 和相關(guān)通路分析發(fā)現(xiàn)，IL3 處理的嗜堿性粒細(xì)胞的條件培養(yǎng)基增強(qiáng) T 細(xì)胞的功效可能是由 IL4 級(jí)聯(lián)信號(hào)的激活引起的。IL3 處理會(huì)顯著增加嗜堿性粒細(xì)胞中 Il4 基因的表達(dá)， 使用中和抗體阻斷IL4則顯著削弱了 IL3 處理的嗜堿性粒細(xì)胞條件培養(yǎng)基對(duì) CD8(+) T 細(xì)胞的作用。向Il4 基因敲除的小鼠模型注射IL3對(duì)腫瘤生長(zhǎng)無(wú)影響。而IL4 處理則重塑 CD8(+) T 細(xì)胞的代謝，提高了其 IFNγ 產(chǎn)生和存活能力，并且過(guò)繼轉(zhuǎn)移 IL4 處理的 OT1 細(xì)胞顯著減少腫瘤體積。這些發(fā)現(xiàn)表明，IL3 處理后的嗜堿性粒細(xì)胞產(chǎn)生更多的 IL4 ，增強(qiáng)了 CTLs 介導(dǎo)的抗腫瘤免疫。（圖6）限制腫瘤生長(zhǎng)并增強(qiáng)抗腫瘤免疫
圖6. IL3 誘導(dǎo)的嗜堿性粒細(xì)胞釋放的 IL4
促進(jìn) CTLs 效應(yīng)功能和抗腫瘤免疫
促進(jìn) CTLs 效應(yīng)功能和抗腫瘤免疫
為更好地應(yīng)對(duì)臨床上癌癥治療，作者還評(píng)估了化療藥物對(duì)IL3 表達(dá)或效應(yīng)功能的影響，以及IL3介導(dǎo)的免疫細(xì)胞互作在黑色素瘤患者預(yù)后中的作用。以上數(shù)據(jù)表明，靶向 IL - 3 介導(dǎo)的細(xì)胞毒性 T 淋巴細(xì)胞-嗜堿性粒細(xì)胞互作機(jī)制，可能是增強(qiáng)抗腫瘤免疫和改善患者預(yù)后的一個(gè)有效途徑。（圖7）
圖7. IL3 介導(dǎo)的 CTLs - 嗜堿性粒細(xì)胞互作的轉(zhuǎn)化潛力
研究方法亮點(diǎn)
這項(xiàng)工作深入探究了IL - 3 介導(dǎo)的細(xì)胞毒性 T 淋巴細(xì)胞 - 嗜堿性粒細(xì)胞串?dāng)_機(jī)制，綜合運(yùn)用多種實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ秃图夹g(shù)，包括細(xì)胞培養(yǎng)、動(dòng)物實(shí)驗(yàn)、基因工程、細(xì)胞分選和分子生物學(xué)檢測(cè)等，全面深入地揭示了 IL3 在腫瘤免疫中的復(fù)雜作用機(jī)制，為理解腫瘤免疫抑制提供了新的視角。
在該研究中，研究人員采用了瑞沃德生產(chǎn)的納米磁珠細(xì)胞分選產(chǎn)品。此外，瑞沃德還可提供的該研究所涉及的原代細(xì)胞提取、細(xì)胞純化等，腫瘤治療相關(guān)臨床前研究實(shí)驗(yàn)技術(shù)的完整解決方案。截止目前，瑞沃德產(chǎn)品及服務(wù)覆蓋海內(nèi)外 100 多個(gè)國(guó)家和地區(qū)，客戶涵蓋全球2500+醫(yī)院，1000+科研院所，6000+高等院校，已助力全球科研人員發(fā)表SCI文章14500+，獲得行業(yè)廣泛認(rèn)可。
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