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《细胞》:为何淋巴结转移是癌症远端转移第一步?

对于很多实体瘤而言,肿瘤的远端器官转移预示着疾病已进入晚期,是导致肿瘤相关死亡的首要因素。而淋巴结转移是肿瘤远端转移的一个预兆,可作为一个重要的预后指标。

众所周知,淋巴结是重要的外周免疫器官,抗原呈递细胞在此处将抗原呈递给T细胞,激活抗原特异性的T细胞免疫反应。然而,在肿瘤转移过程中,原位肿瘤如何突破免疫监视进入淋巴结,淋巴结转移又是否通过某种机制参与调控肿瘤远端转移,一直是癌症转移领域内需要解决的问题[1]

近日,斯坦福医学院Edgar G. EnglemanNathan E. Reticker-Flynn领导的研究团队,就以上问题在国际顶尖学术期刊《细胞》发表重要研究成果[2]

他们发现淋巴转移能力强的癌细胞株能上调MHC-IPD-L1等干扰素诱导基因(ISGs)的表达,帮助肿瘤细胞逃避NK细胞及T细胞对肿瘤细胞的杀伤,进而成功定植淋巴结;实现淋巴转移的肿瘤细胞会促进调节性T细胞(Treg)分化,为远端转移营造免疫抑制的微环境,进而促进肿瘤远端转移

本研究为理解肿瘤淋巴结转移的相关机制提供了理论基础,对晚期肿瘤的治疗有一定指导意义。

 

论文首页截图

接下来我们就一起来看看这个研究是如何展开的。

首先他们将低转移性的黑色素瘤细胞B16-F0(母系低淋巴转移株)接种于小鼠皮下,收集淋巴结中转移的肿瘤细胞,再移植到新的小鼠皮下,循环九代不断收集淋巴结定植的肿瘤细胞再移植,如此得到在非引流淋巴结中定植能力不断增强的300株细胞(高淋巴转移株)

利用这一模型,他们发现无论是皮下还是淋巴结接种,与母系低淋巴转移株相比,接种高淋巴转移株小鼠肺转移明显增强。这些数据提示,高淋巴转移株接种小鼠肿瘤细胞的远端转移能力增强了

小鼠黑色素瘤淋巴转移模型构建

那么,高淋巴转移株与母系低淋巴转移株相比存在哪些差异呢?

研究人员对不同代高淋巴转移株进行RNA-seq发现,它们均上调ISGs,下调细胞周期相关基因。进一步对这些细胞的ATAC-seq发现,ISGs的表达调控位点的染色质开放程度更高,这与此前报道的慢性干扰素暴露会诱导ISGs基因的表观遗传重编程相一致[3]

在高淋巴转移株中敲除ISGs的核心转录因子Stat1后,淋巴转移能力显著下调。以上结果说明ISGs在黑色素瘤淋巴转移发挥重要作用

高淋巴转移株上调干扰素诱导基因集

接下来,研究人员面临的问题是:一型及二型干扰素会诱导数百个ISGs基因表达,具体哪些ISGs促进了肿瘤细胞从原位转移到淋巴结的呢?

ISGsPD-L1MHC-1因对肿瘤免疫应答的重要调控作用,而被Reticker-Flynn团队关注[4]

他们注意到,在高淋巴转移细胞系中,PD-L1Cd274)和MHC-I分子(B2mH-2KbH-2Db)高表达,且基因组上它们的表达调控区处于持续的开放状态

此外,他们还发现第一代的高淋巴转移株即高表达MHC-1分子H2高表达的MHC-1分子可以帮助肿瘤细胞逃避NK细胞对肿瘤的杀伤;同时高淋巴转移株高表达的PD-L1可以帮助肿瘤细胞抑制T细胞免疫应答,这两方面的免疫逃逸有助于实现黑色素瘤细胞从原位到淋巴结的转移。

高淋巴转移株可逃避NK细胞杀伤

回答了肿瘤细胞如何逃避免疫杀伤,实现从原位到淋巴结的转移后,研究人员试图解答肿瘤细胞淋巴转移如何促进远端转移?

为了回答这个问题,研究人员研究了淋巴结的变化。

他们发现,移植高淋巴转移株的小鼠与低淋巴转移细胞株相比,淋巴结中Treg的比例显著上升;高淋巴转移株诱导初始T细胞分化为Treg的能力增强

我们都知道,Treg细胞是介导免疫抑制的主要T细胞群,可通过抑制抗肿瘤免疫来参与肿瘤的发生和发展[5]。也就是说,高淋巴转移株在淋巴结中营造了一种免疫抑制的微环境

那这又是如何发生的呢?

Reticker-Flynn团队很快发现,是TGF-β发挥了重要作用。因为高淋巴转移株培养上清及接种小鼠血清中TGF-β水平上升,而使用TGF-β中和抗体或清除Treg细胞可抑制高淋巴转移株的远端转移。

以上结果说明,肿瘤淋巴结转移通过对免疫细胞,特别是T细胞分化的调控为远端转移提供免疫抑制的环境,进而促进肿瘤细胞向远端的转移

高淋巴转移株通过TGF-β促进Treg分化诱导远端转移

总的来说,Reticker-Flynn团队的这项研究为淋巴结转移领域的两个核心问题:原位肿瘤如何突破免疫细胞杀伤定植于淋巴结;淋巴结转移的肿瘤细胞是否促进远端转移提供了解释。

具体来说,肿瘤细胞上调MHC-IPD-L1在内的ISGs,以逃避NK细胞和T细胞的免疫监视,促进从原位到淋巴结的转移;淋巴结定植的肿瘤细胞通过上调TGF-β,促进抗原特异性的Treg的分化,诱导肿瘤特异性的免疫抑制,进而促进肿瘤向远端器官的转移

研究机制模式图

实际上,之前有临床研究发现,黑色素瘤周围淋巴切除术虽然可以促进局部疾病控制,但并不能提升病人的生存期[6]。结合Reticker-Flynn团队的研究成果,不难发现,可能的解释是在手术切除淋巴结之前,肿瘤淋巴结转移造成的系统性免疫抑制已经建立,淋巴结切除术并不能逆转这一免疫抑制状态

此外,这个研究还提醒我们,有效的免疫疗法还需要调动淋巴结中的T细胞免疫反应。因此,将淋巴结的免疫反应由抑制转为激活,可能才是晚期癌症病人治疗的有效策略。

来自: 奇点肿瘤探秘

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