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中國科大發現自然殺傷細胞失去抗腫瘤功能關鍵機制
2023-03-24 10:24
中國科學技術大學
作者:

  自然殺傷細胞(Natural killer cells,NK細胞)是(shi)腫(zhong)瘤(liu)的“職業殺手”,在抗腫(zhong)瘤(liu)免疫治(zhi)療上發(fa)揮舉足輕重(zhong)的作用(yong),但是(shi)在腫(zhong)瘤(liu)微(wei)環(huan)境中NK細胞的抗腫(zhong)瘤(liu)功能(neng)受到嚴(yan)重(zhong)挑戰,大部分(fen)晚期(qi)腫(zhong)瘤(liu)都能(neng)逃避(bi)NK細胞的殺傷,急需(xu)弄清機理,尋找(zhao)恢復(fu)NK細胞功能(neng)的新方案。

  中國科(ke)學技術(shu)大學微尺度物質科(ke)學國家研(yan)究(jiu)中心和生命科(ke)學與(yu)醫學部魏海明教授(shou)、鄭小(xiao)虎(hu)教授(shou)和田(tian)志剛教授(shou)課題(ti)(ti)組,與(yu)中國科(ke)學技術(shu)大學化學與(yu)材料科(ke)學學院黃(huang)光(guang)明課題(ti)(ti)組以及安(an)徽醫科(ke)大學第(di)一附屬醫院錢葉本主(zhu)任合作,發(fa)現腫(zhong)瘤(liu)組織微環境NK細(xi)胞(bao)丟(diu)(diu)失表面膜(mo)突起,無法識別腫(zhong)瘤(liu)細(xi)胞(bao),失去了抗腫(zhong)瘤(liu)功能。他(ta)們(men)還(huan)創建了一種“單個免疫(yi)(yi)細(xi)胞(bao)膜(mo)質譜檢測技術(shu)”,揭示(shi)NK細(xi)胞(bao)膜(mo)主(zhu)要組分鞘磷脂的丟(diu)(diu)失是NK細(xi)胞(bao)丟(diu)(diu)失表面突起主(zhu)要原因。研(yan)究(jiu)成果2023年3月23日(ri)以“Tumors evade immune cytotoxicity by altering the surface topology of NK cells”為題(ti)(ti),在線發(fa)表于(yu)《自然·免疫(yi)(yi)》(Nature Immunology)雜志,本研(yan)究(jiu)揭示(shi)了一種腫(zhong)瘤(liu)免疫(yi)(yi)逃(tao)逸的新機制(zhi),為基(ji)于(yu)NK細(xi)胞(bao)的腫(zhong)瘤(liu)免疫(yi)(yi)治療提供(gong)了新思路(lu)與(yu)新靶標。

  該(gai)研究利用透射(she)與掃描(miao)電鏡技術,能夠清晰看到正常(chang)組(zu)(zu)織(zhi)和腫瘤組(zu)(zu)織(zhi)微(wei)環境NK細(xi)胞膜的拓撲學形態(tai)有(you)明(ming)顯區別(bie),正常(chang)NK細(xi)胞膜表(biao)面存在豐富(fu)突起,而(er)腫瘤組(zu)(zu)織(zhi)微(wei)環境NK細(xi)胞膜表(biao)面異常(chang)光滑,突起明(ming)顯丟失(圖1)。

圖1 外周血和肝臟組(zu)織(zhi)來(lai)源的正常NK細胞(bao)表面(mian)呈現(xian)豐富的膜(mo)凸(tu)起(左、中),而腫瘤組(zu)織(zhi)微環境NK細胞(bao)表面(mian)異(yi)常光滑(hua),膜(mo)凸(tu)起丟(diu)失(右)。

  進一步探索發現,正常NK細(xi)(xi)(xi)胞(bao)利用膜突(tu)起(qi)(qi)識別和抓取腫(zhong)瘤(liu)細(xi)(xi)(xi)胞(bao),并(bing)促使細(xi)(xi)(xi)胞(bao)間相(xiang)互作用,形成(cheng)“免疫突(tu)觸”,發揮殺腫(zhong)瘤(liu)作用。這種(zhong)免疫突(tu)觸是NK細(xi)(xi)(xi)胞(bao)與腫(zhong)瘤(liu)細(xi)(xi)(xi)胞(bao)形成(cheng)的細(xi)(xi)(xi)胞(bao)間特殊結構(gou),NK細(xi)(xi)(xi)胞(bao)通過免疫突(tu)觸釋放顆(ke)粒酶溶解殺傷腫(zhong)瘤(liu)細(xi)(xi)(xi)胞(bao)。然而,晚期腫(zhong)瘤(liu)患者(zhe)腫(zhong)瘤(liu)組(zu)織微環境NK細(xi)(xi)(xi)胞(bao)突(tu)起(qi)(qi)丟失(shi),無(wu)法識別腫(zhong)瘤(liu)細(xi)(xi)(xi)胞(bao),不(bu)能(neng)形成(cheng)免疫突(tu)觸,從而失(shi)去殺傷腫(zhong)瘤(liu)細(xi)(xi)(xi)胞(bao)的能(neng)力(圖(tu)2)。

圖2外周血(xue)和肝臟組織來源(yuan)的正(zheng)常NK細胞利用膜突(tu)起與腫瘤細胞形成(cheng)“免疫突(tu)觸”結(jie)構(左(zuo)、中),而腫瘤組織微(wei)環(huan)境(jing)NK細胞缺失膜突(tu)起,未能(neng)形成(cheng)(右(you))。

  他們還創(chuang)建了“單(dan)個免疫細胞膜(mo)質譜檢測(ce)技術”,發現(xian)腫(zhong)瘤(liu)微(wei)(wei)環(huan)境(jing)NK細胞的(de)膜(mo)成(cheng)分(fen)發生(sheng)改變,主(zhu)要是(shi)鞘磷(lin)脂(zhi)的(de)含(han)量顯著(zhu)降(jiang)(jiang)低,并證實腫(zhong)瘤(liu)微(wei)(wei)環(huan)境(jing)的(de)絲氨酸代謝失(shi)調是(shi)導致(zhi)鞘磷(lin)脂(zhi)下降(jiang)(jiang)的(de)主(zhu)要誘(you)因。使(shi)用靶(ba)向(xiang)鞘磷(lin)脂(zhi)酶的(de)抑制劑(ji)能夠顯著(zhu)提高腫(zhong)瘤(liu)微(wei)(wei)環(huan)境(jing)NK細胞膜(mo)鞘磷(lin)脂(zhi)的(de)含(han)量,恢復突起(qi)形成(cheng),提高腫(zhong)瘤(liu)細胞識別以及殺傷能力。靶(ba)向(xiang)鞘磷(lin)脂(zhi)酶的(de)干(gan)預方式(shi)聯合免疫檢查點阻斷劑(ji),起(qi)到(dao)協同抗癌的(de)效果。

  該研究從全新的(de)細(xi)胞膜拓撲學角度(du)詮釋了腫瘤來源NK細(xi)胞功能絮亂和免(mian)疫逃逸(yi)的(de)新機制,也為提高NK細(xi)胞的(de)免(mian)疫治療(liao)提供新策略。

  合肥微尺度物質科學(xue)(xue)國(guo)家研(yan)究(jiu)(jiu)中(zhong)心、生命科學(xue)(xue)與醫學(xue)(xue)部、化學(xue)(xue)與材(cai)料科學(xue)(xue)學(xue)(xue)院魏(wei)海(hai)明(ming)教(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)授(shou)、黃光明(ming)教(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)授(shou)、鄭小(xiao)虎(hu)教(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)授(shou)和田志剛教(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)授(shou)為本文通訊作(zuo)者(zhe),鄭小(xiao)虎(hu)教(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)授(shou)與中(zhong)國(guo)科學(xue)(xue)技術大學(xue)(xue)附屬(shu)第一醫院、中(zhong)國(guo)科學(xue)(xue)技術大學(xue)(xue)化學(xue)(xue)與材(cai)料科學(xue)(xue)學(xue)(xue)院侯壯豪為第一作(zuo)者(zhe),安(an)徽(hui)醫科大學(xue)(xue)第一附屬(shu)醫院普外科錢葉(xie)本主任等(deng)參與重要研(yan)究(jiu)(jiu)工作(zuo)。該(gai)研(yan)究(jiu)(jiu)獲國(guo)家自(zi)然(ran)科學(xue)(xue)基金、科技部和安(an)徽(hui)省自(zi)然(ran)科學(xue)(xue)基金等(deng)經費支持(chi)。

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