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随着科研界越来越“卷”，如果仅局限于单一领域，想要发高分SCI以及中标国自然，似乎有些“力不从心”了。 「肿瘤免疫」和「铁死亡」，在2022年国自然热点中分别位列第一和第七！而近几年来，铁死亡在肿瘤细胞中的研究越来越多，甚至目前已开发出用于杀伤肿瘤细胞的铁死亡诱导剂。 既然已有杀伤肿瘤细胞的铁死亡抑制剂被研发出来，那能否将铁死亡与肿瘤免疫相结合，发表在高分杂志上呢？ 今天，梅斯学术小编带来一篇近期发表在顶刊Nature的文章“Ferroptosis of tumour neutrophilscauses immune suppression in cancer”，为大家解析铁死亡与肿瘤免疫相结合的新方向，非常值得参考！ 一、研究概述 众多研究表明，在体外细胞实验和免疫缺陷小鼠体内，铁死亡诱导剂发挥着较为显著的肿瘤细胞杀伤效果，却在其他实验动物模型中未取得明显效果。为什么会出现这样的情况？上述结果表明，铁死亡与免疫细胞之间的确存在着密切相关性，但二者的联系以及作用机制等仍知之甚少，有待进一步研究。 明确大致研究方向后，一个新问题产生了——免疫细胞如此多，究竟是哪种呢？于是，本文研究学者结合了2020年发表的一篇文章发现，髓系来源的抑制细胞（PMN-MDSCs）对铁死亡敏感性更高，因此选择了这类免疫细胞来开展研究。 二、研究内容及套路 01 肿瘤PMN-MDSCs对铁死亡敏感 铁死亡的特征是铁死亡相关脂信号（FALIS）的积累，包括含花生四稀酸（AA）的氧化磷脂酰乙醇胺（PEox）。 研究者构建了多种肿瘤小鼠模型，检测不同组织中分离出的PMN的AA-PEox含量。结果显示，AA-PEox在肿瘤PMN-MDSCs中的表达，远高于骨髓和脾脏中的表达。 接着，为了评估不同组织中PMN-MDSCs对铁死亡的敏感性，研究者使用铁死亡诱导剂RSL3处理PMN-MDSCs。结果显示，相比于骨髓和脾脏中的PMN-MDSCs，肿瘤PMN-MDSCs对RSL3更加敏感，细胞死亡率增加；而在采用铁死亡抑制剂处理PMN-MDSCs后，PMN-MDSCs的存活率显著提升，可见：铁死亡参与PMN-MDSCs的死亡。 此外，为明确PMN-MDSCs细胞死亡类型，研究者还进行了整体氧化还原脂质组学分析。最后发现，在肿瘤PMN-MDSCs中，铁死亡标志性脂质氧合磷脂酰乙醇胺（PE）含量远高于凋亡和坏死的标志脂质含量，甚至也高于骨髓和脾脏中PMN-MDSCs的铁死亡标志性PE含量。 以上结果表明，相比于骨髓和脾脏中的PMN-MDSCs，铁死亡是肿瘤PMN-MDSCs经历的主要细胞死亡类型。 研究套路：站在前人的肩膀上，研究者推测肿瘤微环境中的PMN-MDSCs会更容易发生铁死亡。基于该猜测，研究者验证了不同组织中的PMN-MDSCs对铁死亡的敏感性以及其含有铁死亡标志性物质的含量情况，结果证明——猜测方向正确！ 02 铁死亡赋予PMN免疫抑制活性 接下来，研究者使用功能实验研究了铁死亡是否赋予其他非免疫抑制性PMN抑制功能，结果发现，经过铁死亡诱导剂RSL3处理后，骨髓PMN功能被抑制，表现为PMEL CD8 T细胞增殖减弱。为了研究这种抑制作用是由细胞还是细胞因子引起的，研究者还敲低了小鼠PMN中铁死亡的主要诱导因子Alox12/15。结果显示，RSL3处理后的PMN上清液能对PMEL脾脏细胞起抑制效果，而敲低后的PMN则不具有这种作用。 为了验证铁死亡在PMN介导的T细胞抑制中的作用，研究者使用铁死亡诱导剂IKE或铁死亡抑制剂Liproxstatin-1处理PMN细胞。结果发现，IKE能介导PMN抑制T细胞增殖，而Liproxstatin-1则能够消除这种作用。同时，肿瘤PMN对T细胞的增殖也具有显著的抑制作用，且会被Liproxstatin-1而非凋亡或坏死抑制剂所消除。 为了验证铁死亡对体内PMN-MDSCs抑制功能的作用，研究者构建了小鼠肿瘤模型，通过实验发现：铁死亡在肿瘤PMN-MDSCs的免疫抑制活性中起重要作用，但对脾脏PMN-MDSCs没有重要作用。而进一步研究证实，从头颈癌和子宫癌患者中提取的癌症组织PMN-MDSCs，以及IKE处理过的健康人体中的PMN-MDSCs都具有T细胞抑制作用，且会被Liproxstatin-1消除。 以上结果表明，肿瘤PMN-MDSCs对T细胞的增殖具有抑制作用，而铁死亡能介导PMN转变为具有抑制作用的PMN-MDSCs。 研究套路：明确铁死亡影响PMN-MDSCs死亡率后，进一步需要明确铁死亡如何影响PMN-MDSCs，再结合PMN-MDSCs的特性，最终发现铁死亡可以介导PMN转变为具有抑制作用的PMN-MDSCs，从而增加对T细胞增殖的抑制作用。 03 肿瘤PMN-MDSC中铁死亡诱导的机制 前列腺素（PGE2）直接参与PMN-MDSCs的抑制作用。在铁死亡相关基因被敲除后，由肿瘤PMN-MDSCs释放的PGE2大量减少。但是PGE2 COX抑制剂及PGE2受体阻断剂都无法减少由铁死亡引起的PMN数量及对T细胞增殖的抑制作用，这说明铁死亡调控的PMN-MDSCs抑制作用可能涉及多种途径。 FATP2是一种脂肪酸转运蛋白，在小鼠模型中敲除PMN-MDSCs中的FATP2后发现铁死亡相关基因表达显著下调、氧化AA-PEox水平显著下调，且PGE2含量降低。此外，铁死亡诱导剂RSL3处理能引起PMN-MDSCs中PEox的积累，但敲除FATP2后这种效果则消失了，这表明FATP2的上调可能在PMN的铁死亡诱导中起关键作用。 随后，研究者深入探究了铁死亡对T细胞增殖的主要产物“氧化磷脂”的可能作用，发现人工合成的氧化PE与PC及RSL3处理过的骨髓PMN-MDSCs的脂质提取物都能对T细胞的增殖起到显著的抑制作用。 以上结果表明，铁死亡诱导的PMN-MDSCs对T细胞的抑制作用可能受到多种途径调节，氧化磷脂便在其中发挥着重要的作用。 研究套路：明确铁死亡对PMN-MDSCs的作用后，需要进一步明确其机制。而建立在机制的发掘可以从两方面入手——第一层面是铁死亡相关机制，第二层面是T细胞增殖抑制相关层面，结合当前已存在的研究结果或生信分析，寻找合适的机制，进而验证。 04 抑制铁死亡减缓肿瘤生长 为了确定铁死亡的药理学抑制对肿瘤生长的影响，用铁死亡抑制剂Liproxstatin-1处理肿瘤小鼠，发现PMN-MDSCs的抑制作用被消除及肿瘤生长显著减少，但在免疫缺陷小鼠中则不存在这种效果。此外，在这些模型中，Liproxstatin-1增强了PD-1抗体免疫检查点阻断的抗肿瘤效果。 为了进一步研究铁死亡对肿瘤生长的作用，研究者还构建了免疫功能正常的肿瘤小鼠，发现在免疫功能正常的宿主中，诱导铁死亡不会阻止肿瘤生长。 接着，为了更好地了解铁死亡抑制在对PD-1反应中的可能作用，研究者使用铁死亡诱导剂IKE与抗PD-1协同处理肿瘤小鼠，发现即使使用抗PD-1处理，IKE也能一定程度促进肿瘤生长。 此外，研究者比对了铁死亡基因标记物与PMN-MDSCs标记物，发现两者呈现正相关，且铁死亡基因表达低的癌症患者存活率相对来说会更高一些，这种联系在接受过免疫治疗的患者中更明显。 以上结果表明，抑制铁死亡能抑制肿瘤生长，提高癌症患者的生存率。 研究套路：原本到第三张图的时候，机制研究已明确，则该实验单向较为完整，而作者进一步分析了铁死亡与肿瘤生长之间的关系，将铁死亡、PMN-MDSCs与肿瘤生长相联系起来，落到实处，有助于后续开展临床研究等。 三、小结 此研究指出：铁死亡可能是PMN-MDSCs的特异性的诱导免疫抑制机制，因此可以靶向这一机制进行调控，从而抑制肿瘤的生长。 科研人能从中学到什么呢？首先要善于观察，从已发表的结果中发现有待研究的内容。接着，在大方向中寻找一个点，缩小范围，将铁死亡与肿瘤免疫相结合。这样的研究，既有了热点，又存在创新度，怎能不受顶刊青睐？ 参考文献： 链接：https://pubmed.ncbi.nlm./36385526/ 撰写：MIE
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