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大家好，今天为大家带来Developmental Cell中的一篇文献。 研究背景： 肿瘤相关巨噬细胞(TAMs)是异质性细胞群体,可以被肿瘤利用以促进疾病进展和治疗耐药性。然而,我们对个别TAM亚群的生态位和其发育及功能的认识仍不完整。近血管TAMs已经成为肿瘤治疗的目标,因为它们支持肿瘤的转移和免疫抑制等多种促肿瘤功能。但是,近血管TAMs也可以发挥免疫刺激功能,这突出了进一步研究该细胞群体及其异质性的必要性。 我们最近表征了一种表达淋巴管内皮细胞透明质酸受体-1(LYVE-1 )的近血管TAM亚群,这种TAM可以促进类平滑肌肌动蛋白(α-SMA)表达的成纤维细胞样细胞的扩增。LYVE-1 巨噬细胞已被证明可以聚集在肿瘤微环境中,但是关于它们的发育和功能却知之甚少。 本研究旨在探究LYVE-1 TAMs的发育过程,以及它们在癌症中的近血管生态位。利用发光报告小鼠,研究人员证实LYVE-1 TAMs是由外源祖细胞衍生而来,而不是组织驻留的巨噬细胞。IL-6信号传导可以诱导它们在肿瘤内的极化。LYVE-1 TAMs作为IL-6诱导极化过程的一部分,上调了免疫抑制性的血红素加氧酶-1(HO-1)和趋化因子受体CCR5的表达。CCR5可以促进LYVE-1 TAM之间的交流,形成巢穴结构。LYVE-1 TAM巢穴与CD8 T细胞浸润减少相关。通过IL-6或CCR5缺陷破坏巢穴结构可以改善T细胞募集和化疗疗效。LYVE-1 TAMs表达的HO-1参与了其免疫排除效应。在LYVE-1 TAM中遗传性失活HO-1可以增加T细胞浸润和化疗敏感性。总体而言,该研究阐明了乳腺癌模型中一个促肿瘤TAM亚群的发育、多细胞组织化和免疫抑制效应。靶向LYVE-1 TAM生态位可能改善基于免疫的疗法。 研究概要： 本文对LYVE-1 肿瘤相关巨噬细胞的发育、多细胞组织化和免疫抑制功能进行了研究,主要结论如下: 1. 利用荧光报告小鼠证实,LYVE-1 肿瘤相关巨噬细胞是由外源祖细胞衍生而来,而不是组织驻留的巨噬细胞。IL-6信号传导可以诱导它们在肿瘤内的极化。 2. LYVE-1 肿瘤相关巨噬细胞作为IL-6诱导极化过程的一部分,上调了免疫抑制性的血红素加氧酶-1(HO-1)和趋化因子受体CCR5的表达。 3. CCR5可以促进LYVE-1 肿瘤相关巨噬细胞之间的交流,形成巢穴结构。这些多细胞巢穴主要定位在肿瘤血管附近。 4. LYVE-1 肿瘤相关巨噬细胞巢穴的形成与肿瘤微环境中CD8 T细胞浸润减少相关。 5. 通过IL-6或CCR5缺陷破坏巢穴结构可以改善T细胞募集和化疗疗效。 6. LYVE-1 肿瘤相关巨噬细胞表达的HO-1参与了其免疫排除效应。在LYVE-1 肿瘤相关巨噬细胞中遗传性HO-1失活可以增加肿瘤浸润性T细胞,提高化疗敏感性。 7. 总体而言,LYVE-1 肿瘤相关巨噬细胞形成免疫抑制性的多细胞巢穴结构,这可能是它们促进肿瘤进展的重要机制。靶向LYVE-1 肿瘤相关巨噬细胞生态位有望增强肿瘤免疫微环境,改善基于免疫的治疗效果。 研究内容： 1. LYVE-1 肿瘤相关巨噬细胞在肿瘤微环境中聚集成巢穴结构。 该研究通过免疫荧光染色发现,LYVE-1 F4/80 肿瘤相关巨噬细胞在MMTV-PyMT乳腺癌模型的肿瘤组织中呈聚集分布,靠近血管形成巢穴结构。研究人员采用单细胞RNA测序技术分析了MMTV-PyMT 肿瘤中F4/80 肿瘤相关巨噬细胞,确认了一个LYVE-1 TAM细胞簇。进一步通过与人乳腺癌单细胞图谱的比较分析,证实了LYVE-1 TAMs在肿瘤相关巨噬细胞中的存在也高度保守。为了深入研究这一细胞亚群,研究人员生成了一个Hmox1基因敲入的荧光报告小鼠模型。在该模型中,LYVE-1 TAM可通过其特异性表达的HO-1/EGFP进行识别。免疫荧光结果显示,HO-1/EGFP主要表达在LYVE-1 CD206hi MHCIIlo TAM亚群。这些HO-1/EGFP LYVE-1 TAM沿血管内皮细胞排列,或者聚集成簇状结构,即“巢穴”。这一发现揭示了一个以前未被充分认识的肿瘤相关巨噬细胞亚群的多细胞组织化模式。总体而言,利用多种技术手段,本研究证实了LYVE-1 TAM可以在肿瘤微环境中聚集成巢穴状结构,这可能与其生物学功能相关。
2. LYVE-1 肿瘤相关巨噬细胞是在肿瘤微环境中响应IL-6信号而发育极化的,这一过程依赖STAT3/c-MAF通路。 研究人员采用可光转换的Kaede小鼠模型追踪了LYVE-1 肿瘤相关巨噬细胞的来源。结果显示,这一细胞群体主要是从肿瘤微环境外衍生而来的,而不是组织驻留的巨噬细胞。进一步的上游调控分析提示IL-6信号传导可能是LYVE-1 肿瘤相关巨噬细胞极化的关键上游信号。通过IL-6基因敲除小鼠模型证实,IL-6对该细胞群的生成是必需的。仅仅IL-6刺激就可以诱导骨髓来源巨噬细胞表达LYVE-1 肿瘤相关巨噬细胞的特征性标志物LYVE-1、CD206和HO-1。这表明IL-6在LYVE-1 肿瘤相关巨噬细胞表型的产生中起主导作用。进一步的研究发现,IL-6诱导的LYVE-1 肿瘤相关巨噬细胞表型依赖STAT3和转录因子c-MAF的表达。敲低这两个因子的表达都可以抑制IL-6对巨噬细胞LYVE-1、CD206和HO-1的诱导作用。综上所述,LYVE-1 肿瘤相关巨噬细胞是在肿瘤微环境中响应IL-6信号而发育极化的,这一过程依赖STAT3/c-MAF通路的参与。
3. LYVE-1 肿瘤相关巨噬细胞通过CCR5依赖性信号轴进行交流,维持巢穴结构的形成。 研究人员进一步探究了LYVE-1 肿瘤相关巨噬细胞极化后是否存在维持其巢穴结构形成的细胞间交流机制。通过基因表达分析发现,这一细胞亚群高表达趋化因子受体CCR5及其配体。实验结果证实,IL-6可以上调巨噬细胞的CCR5表达。CCR5在LYVE-1 肿瘤相关巨噬细胞中的表达最高。CCR5的功能性检验显示,IL-6处理的巨噬细胞可以依赖CCR5向其配体CCL4发生趋化迁移。此外,IL-6处理的巨噬细胞之间的相互黏附和扩散也依赖CCR5。在MMTV-PyMT小鼠模型中,CCR5基因敲除不影响LYVE-1 肿瘤相关巨噬细胞的存在,但增加了它们之间以及它们与血管内皮细胞之间的距离,表明CCR5是维持LYVE-1 肿瘤相关巨噬细胞巢穴结构的关键因子。进一步通过CCR5抑制剂治疗实验证实,CCR5介导的LYVE-1 肿瘤相关巨噬细胞间信号轴是动态的、持续性的。综上所述,CCR5依赖性信号轴在LYVE-1 肿瘤相关巨噬细胞的巢穴形成和维持中发挥关键作用。
4. LYVE-1 肿瘤相关巨噬细胞巢穴的存在与肿瘤微环境中免疫排除相关,破坏巢穴结构可以增强化疗的免疫依赖性抗肿瘤效应。 研究人员分析发现,在IL-6或CCR5基因敲除MMTV-PyMT小鼠肿瘤中,肿瘤浸润性CD8 T淋巴细胞比例增加。这表明LYVE-1 肿瘤相关巨噬细胞的生成以及它们的巢穴结构与肿瘤微环境的免疫排除相关。进一步的体内外实验证实,LYVE-1 肿瘤相关巨噬细胞表达的免疫抑制性酶HO-1参与了其介导的CD8 T细胞越端othelial迁移的抑制。在LYVE-1 肿瘤相关巨噬细胞中特异性敲除HO-1基因,可以增加肿瘤浸润性CD8 T淋巴细胞,增强化疗的抗肿瘤效应。这表明LYVE-1 肿瘤相关巨噬细胞及其巢穴结构的存在与肿瘤微环境免疫排除相关,抑制了化疗药物的免疫刺激作用。破坏巢穴结构或抑制LYVE-1 肿瘤相关巨噬细胞的免疫抑制性效应分子,可以增强化疗的免疫依赖性抗肿瘤活性。
5. LYVE-1 肿瘤相关巨噬细胞可以抑制CD8 T淋巴细胞的越内皮迁移。 为了进一步探究LYVE-1 肿瘤相关巨噬细胞在免疫排除中的作用机制,研究人员建立了体外仿照肿瘤微环境的迁移实验系统。在该系统中,内皮细胞层构建血管壁,LYVE-1 肿瘤相关巨噬细胞置于基底侧。结果发现,LYVE-1 肿瘤相关巨噬细胞的存在显著抑制了CD8 T淋巴细胞向趋化因子CXCL10的越内皮迁移。进一步研究证实,这一作用部分依赖于LYVE-1 肿瘤相关巨噬细胞表达的HO-1。在LYVE-1 肿瘤相关巨噬细胞中特异性敲除HO-1基因,可以部分拮抗其对CD8 T淋巴细胞越内皮迁移的抑制作用。这表明LYVE-1 肿瘤相关巨噬细胞及其产生的HO-1可能通过抑制效应T淋巴细胞的肿瘤内渗透,从而发挥免疫排除作用。 总之,本研究采用多种体内外模型阐明了LYVE-1 肿瘤相关巨噬细胞的发育过程、组织化模式及其免疫抑制功能,为开发靶向该细胞亚群以改善肿瘤微环境的治疗提供了理论基础。
研究结论： 本文利用多种技术手段阐明了LYVE-1 肿瘤相关巨噬细胞的发育过程、组织化模式及其免疫抑制功能。结果发现,这一细胞亚群可以响应IL-6信号在肿瘤微环境中极化,并通过CCR5依赖性信号轴形成巢穴结构。LYVE-1 肿瘤相关巨噬细胞的巢穴与肿瘤浸润性效应T淋巴细胞减少相关,部分通过HO-1介导的免疫抑制机制实现。破坏巢穴结构可以增强化疗药物的免疫刺激作用。该研究为开发靶向LYVE-1 肿瘤相关巨噬细胞以改善肿瘤微环境提供了理论基础。
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