肿瘤

科学家揭秘胶质母细胞瘤进展的具体机制

作者:佚名 来源:生物谷 日期:2021-04-08
导读

         胶质母细胞瘤(GB)的一个主要特征是其扩散性,这源于GB细胞侵入脑实质并通过脑组织传播的能力。这是治疗GB患者的最大挑战之一。GB的另一个特征是免疫抑制微环境主要与肿瘤中免疫抑制性胶质瘤相关小胶质细胞/巨噬细胞(GAMs)的高发病率有关。GB细胞的侵袭性和免疫抑制微环境可能很好地相关,因为GAM已被证明可促进GB侵袭,生长和血管生成。

关键字:  胶质母细胞瘤 

        胶质母细胞瘤(GB)的一个主要特征是其扩散性,这源于GB细胞侵入脑实质并通过脑组织传播的能力。这是治疗GB患者的最大挑战之一。GB的另一个特征是免疫抑制微环境主要与肿瘤中免疫抑制性胶质瘤相关小胶质细胞/巨噬细胞(GAMs)的高发病率有关。GB细胞的侵袭性和免疫抑制微环境可能很好地相关,因为GAM已被证明可促进GB侵袭,生长和血管生成。

        基于此,来自以色列特拉维夫萨格勒大学神经科学学院的Ronit Satchi-Fainaro 教授带领团队,在Nature子刊《Nature Communications》杂志上发表了题为“P-selectin axis plays a key role in microglia immunophenotype and glioblastoma progression”的研究论文。

        使用人GB细胞系以及代表不同GB分子亚型(间充质,神经和经典)的几种PD-GB细胞和四种鼠GB细胞系证明了这种效果,其中3种是lenti诱导的基因工程细胞。这些发现表明SELP在GB侵袭中起重要作用,并且可以使用更好地概括脑微环境的设置在体外捕获。进一步的研究结果表明,SELP也在体内介导GB的侵袭和增殖。

        来自文献的证据表明SELP表达在NF-κB途径的下游,已显示其参与GB进展。此外,NF-kB途径显示介导TAMs50的肿瘤促进表型。实际上,当暴露于rSELP时,该研究团队发现人小胶质细胞中NF-kB亚基蛋白p65的磷酸化增加。这些发现可能表明PSGL-1信号传导下游的NF-kB途径,然后促进GAM支持肿瘤进展并在建议的正反馈环机制中诱导SELP的表达。已显示SELP与PSGL-1的结合通过激活Src和ERK-151促进神经母细胞瘤生长。这些发现指向SELP介导的GB侵袭的可能机制。研究SELP-PSGL-1轴与促癌转录因子之间的相关性可揭示GB进展中可能受小胶质细胞对该轴的贡献影响的重要途径。

        小胶质细胞/巨噬细胞的抗炎/促肿瘤发生活化的特征在于iNOS表达和NO释放水平降低,对其抗肿瘤反应重要的吞噬能力受损,以及ARG1,CD163,CD206和许多水平升高。细胞因子包括IL-10和TGF-β。在GB的背景下,GAM已被证明分泌TGF-β,促进生长,侵袭和血管生成。该研究团队的研究结果表明,用rSELP处理小胶质细胞/巨噬细胞可降低其吞噬活性,降低iNOS的表达和NO的释放,并增加小胶质细胞抗炎标志物和细胞因子(如IL-10和TGF-β)的表达。/巨噬细胞。同时,使用SELPi或抗PSGL-1中和抗体抑制SELP或PSGL-1,挽救了rSELP效应。由于SELP不仅可以与PSGL-1结合,还可以与其他配体结合,该研究团队使用抗CD44和抗CD24中和抗体。抑制CD44或CD24仅对小胶质细胞/巨噬细胞表型具有部分作用。这表明SELP与PSGL-1的结合是SELP对小胶质细胞/巨噬细胞的免疫抑制作用所必需的,并且通过阻断SELP或PSGL-1,该研究团队能够增强脑和针对GB肿瘤的全身免疫应答。

        尽管通过其CD11b表达分离的原代小胶质细胞显示特异性小胶质细胞标志物TMEM119和P2Y12的阳性表达,但该研究团队无法在该研究团队的模型中完全区分小胶质细胞和巨噬细胞。因此,该研究团队使用新鲜分离的BMDM重复实验,其显示出类似的结果。该研究团队对从GB患者分离的小胶质细胞和巨噬细胞获得的已发表的单细胞RNA-seq数据的分析显示,与巨噬细胞相比,与小胶质细胞特征相关的群体确实表达更高水平的PSGL-1。然而,在从鼠GL261GB肿瘤获得的单细胞数据中,两个群体之间PSGL-1表达的这些差异似乎小于人类数据中所见的那些。这可能是由于小鼠和人类小胶质细胞/巨噬细胞之间的差异或数据采集和分析。这可能表明在人类GB肿瘤中,SELP参与常驻小胶质细胞的调节程度高于浸润性巨噬细胞,尽管需要进一步研究以充分揭示SELP对小胶质细胞与巨噬细胞相比的不同影响。尽管如此,该研究团队的结果证明了SELP在与常驻小胶质细胞和BMDM的GB相互作用中的作用。

        当展望SELP成为GB的可药物靶标的可行性时,该研究团队将人或鼠shSELP GB细胞原位植入小鼠体内,实际上,与对照WT GB细胞相比,它显着延长了存活期。shSELP U251和PD-GB4肿瘤显示肿瘤部位的微血管密度和Iba1阳性小胶质细胞减少。此外,在小鼠模型中也观察到低密度的血管。此外,该研究团队发现shSELP GL261肿瘤中细胞毒性CD8+T细胞增加和Treg细胞减少。对血管的影响可以通过以下事实来解释:已知GAM促进GB58中的血管生成,从而将其表型改变为更促炎状态可以导致新血管募集和形成的减少。GAMs表型的改变也可能是对免疫浸润的影响的原因,因为如此处所示,SELP诱导IL-10和TGF-β的表达,两者都已知抑制CD8+T细胞并促进Treg细胞。另一种解释可能与GB和T细胞之间的相互作用有关,因为PSGL-1现在被认为是T细胞抑制分子。实际上,该研究团队观察到GB患者的TCGA数据中PSGL-1和CD4表达之间的正相关,以及已发表的GB RNA-seq数据中PSGL-1的高水平T细胞表达。为了进一步研究这些问题,该研究团队使用shNC和shSELP GL261肿瘤进行了单细胞RNA-seq分析。

        由于该研究团队混合了等量的CD11b阳性细胞,TIL和含有癌细胞以及其他脑微环境成分的剩余细胞悬液,因此该数据不代表GL261肿瘤中不同细胞类型的分布。然而,它使该研究团队能够观察差异表达的基因和每种细胞类型中亚簇的分布。该研究团队首先观察到在shNC组中发现代表簇的肿瘤细胞富集癌细胞侵袭,癌症增殖和血管生成特征。可以通过阻断癌细胞上表达的膜结合SELP与小胶质细胞/巨噬细胞上表达的PSGL-1的结合来诱导癌细胞群中的这些直接和间接变化。另一种解释可能是GAMs表型的极化状态变化导致肿瘤促进因子的分泌减少。观察T细胞群和簇,该研究团队没有看到它们的基因表达有很大差异。然而,该研究团队确实观察到从shSELP肿瘤分离的T细胞中T细胞活化因子如颗粒酶B和穿孔素的轻度增加。这些数据与肿瘤的FACS和染色分析一起表明T细胞可能对观察到的SELP抑制对肿瘤进展的影响具有部分贡献。观察小胶质细胞/巨噬细胞群,该研究团队观察到shNC和shSELP组之间簇分布的更大和更有意义的变化。因此,该研究团队仅使用从shNC和shSELP GL261肿瘤分离的CD11b阳性细胞进行另外的单细胞RNA-seq分析。这些单细胞RNA-seq结果证明癌细胞中的SELP敲低导致小胶质细胞/巨噬细胞的改变。有趣的是,该研究团队发现该研究团队的数据集富含小胶质细胞特征,该特征先前被定义为属于功能失调的小胶质细胞,发现于神经退行性疾病如ALS和AD42中。该特征与促成神经变性的促炎小胶质细胞相关。由于已知神经退行性疾病和GB具有相反的关系61,这种小胶质细胞亚群可能具有抗肿瘤潜力。

        事实上,据报道,多发性硬化症EAE模型中小胶质细胞PSGL-1水平降低,AD患者血浆SELP和L-选择素水平降低。然而,SELP参与神经退行性疾病和自身免疫性疾病的作用和机制仍然未知。该研究团队在癌症中的发现可能有助于阐明小胶质细胞在神经退行性疾病中的作用。此外,该研究团队确定了富含shSELP肿瘤的抗原呈递和T细胞募集趋化因子的特征。这些结果表明,通过干扰SELP介导的GB-小胶质细胞相互作用,该研究团队可能能够改善针对肿瘤的局部和全身免疫应答。尽管还观察到T细胞浸润和活化增加以及胱天蛋白酶染色,但该研究团队在免疫缺陷小鼠中使用人GB异种移植物的结果表明SELP抑制对肿瘤生长的影响不是T细胞依赖性的。因此,SELP抑制与当前检查点抑制剂的组合可以进一步改善治疗结果。为了检查SELP抑制的治疗潜力,该研究团队使用SELPi处理了四种不同的GB小鼠模型。在所有使用的模型中,抑制SELP resu选择素家族的其他成员也结合PSGL-1。尽管SELP以比E-选择蛋白和L-选择蛋白64更高的亲和力结合PSGL-1,但它们的表达可以作为PSGL-1活化的补偿机制。此外,不同选择素之间存在一些冗余似乎是合理的。然而,本研究中使用的shRNA是专门设计用于沉默SELP的,制造商之前显示SELPi对SELP具有选择性,对E-选择蛋白和L-选择蛋白均未观察到影响。因此,该研究团队显示使用分子和药理学试剂对SELP的特异性抑制延迟了肿瘤进展。尽管如此,还需要进一步研究以区分其他选择素补偿的可能性,同时研究抑制所有三种P,E和L选择素的附加值,以阻止GB的积极进展。

        当该研究团队展示和讨论SELP在病理和正常条件下介导免疫功能的不同作用时,抑制SELP可能影响免疫维持的平衡。不良反应可能会导致自身免疫性疾病,因为已显示PSGL-1介导T细胞活化或免疫运输受损。由于SELP也介导血小板活化,其抑制可能损害体内平衡和病理条件下的血小板功能。然而,一些研究已经将SELP鉴定为几种病理状况的治疗靶标,例如心血管疾病和镰状细胞性贫血。此外,一些临床试验已经显示出安全性,并且现在评估抗SELP单克隆抗体和重组PSGL-1在上述条件的II期试验中的功效(NCT03814746,NCT03474965 NCT01245634,NCT00876902)。这证明了抗SELP治疗的治疗潜力和安全性。在该研究团队对小鼠的研究中,SELPi在最大耐受剂量(MTD)下在健康小鼠中没有表现出行为,血液化学或体重的任何变化,并且根据溶解度限制选择最大剂量。由于SELP的抑制不会引起直接的肿瘤杀伤,因此将抗SELP治疗与标准化疗(TMZ)相结合可能是有益的。放射治疗显示增加血管生成管腔内皮细胞上的SELP表达,这可能影响募集的BMDM的表型。因此,SELP抑制也可以改善放射疗法的功效。此外,由于该研究团队显示SELP介导T细胞抑制细胞因子的分泌,并且其抑制促进CD8阳性T细胞浸润到肿瘤中,抗SELP治疗可以改善GB肿瘤对现有免疫疗法的易感性,因此,使这种无反应性肿瘤敏感,成为免疫检查点治疗(ICT)反应。

        总之,该研究团队的结果显示SELP在GB进展和脑微环境中的相关免疫抑制作用中起重要作用。此外,该研究团队使用先进的体外和离体技术,以及临床前人和小鼠GB小鼠模型来证明阻断SELP对所有这些参数具有强大的抗肿瘤发生作用。使用代表间充质,神经和经典GB亚型的三种lenti诱导的鼠GB细胞,以及人细胞系和患者衍生的GB细胞,该研究团队显示了SELP介导的GB-GAMs相互作用与临床环境的相关性。这些发现可能会提高该研究团队对GB肿瘤发生的认识,并有可能导致制定先进有效的GB策略。

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