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蔡志坚/王建莉合作组Immunity发文揭示化疗后免疫抑制的新机制

日期: 2019年02月13日


    

化疗是目前治疗癌症最有效的手段之一,和手术、放疗一起并称癌症的三大治疗手段。然而,化疗长期以来一直与诱导全身性免疫抑制有关。 许多化疗药物是骨髓抑制剂,可以抑制骨髓中血细胞的产生,减少绝对白细胞计数,导致淋巴细胞减少【1】。肿瘤特异的CD8阳性T细胞是清除化疗抵抗或化疗后残余肿瘤细胞的最主要效应细胞,能有效防止化疗后肿瘤的复发。但是,化疗伴随的系统性免疫抑制极大程度上限制了肿瘤特异的CD8阳性T细胞的活化,最终导致化疗的失败,肿瘤复发并快速进展。因此,充分阐明化疗后系统性免疫抑制的机制,对提高化疗效果,防止肿瘤复发具有关键意义。

 

化疗药物诱导的凋亡肿瘤细胞可在短时间内向胞外释放大量的ATP,人体如何处理这样巨大水平的ATP及其对机体抗肿瘤免疫的影响仍不清楚。CD39是外核苷三磷酸二磷酸水解酶1,可将ATP水解为ADP或AMP。 CD73是5-主核苷酸水解酶,可将AMP水解为腺苷。腺苷是一种功能强大的免疫抑制性分子,能够抑制CD8阳性T细胞的活化【2】。胞外囊泡可以调节免疫功能【3】,比如调节T细胞分泌的CD73囊泡可以通过产生更多的腺苷来挥发抑制活性;肿瘤细胞分泌的CD39CD73胞外囊泡可以促进腺苷的产生并负性调节T细胞的功能【4】。然而CD39CD73胞外囊泡是否可以催化化疗治疗后的肿瘤细胞分泌的ATP为腺苷并参与免疫抑制并不清楚。

 

2019年2月12日,浙江大学医学院的蔡志坚、王建莉教授团队在Immunity杂志上发表了题为Specific Decrease in B-Cell-Derived Extracellular Vesicles Enhances Post-Chemotherapeutic CD8+ T Cell Responses的文章【5】,解答了上述问题。

 

蔡志坚/王建莉合作组揭示化疗后免疫抑制的新机制

 

在这项研究中,研究人员发现,B细胞释放的CD19阳性胞外囊泡含有高水平的CD39和CD73分子,能将化疗药物诱导的凋亡肿瘤细胞释放的ATP水解为腺苷,抑制化疗后CD8阳性T细胞的活化,进而削弱化疗的抗肿瘤效果。

 

蔡志坚/王建莉合作组揭示化疗后免疫抑制的新机制

CD19阳性胞外囊泡剂量依赖的抑制化疗的效果

 

虽然肿瘤小鼠和正常小鼠体内CD19阳性胞外囊泡含有相近水平的CD39和CD73分子,并显示出类似的水解ATP和抑制化疗抗肿瘤效果的能力,但与正常小鼠相比,肿瘤小鼠的B细胞能够释放更多水平的胞外囊泡。进一步的研究表明,肿瘤微环境可上调B细胞中HIF-1ɑ的蛋白水平,随后HIF-1ɑ直接结合到Rab27a基因的启动子,促进Rab27a蛋白的表达,最终促进B细胞分泌更多的胞外囊泡。同样的,与健康人相比,研究者在不同分期的肿瘤病人血清中检测到更高水平的CD19阳性胞外囊泡,而且含有较低水平CD19阳性胞外囊泡病人显示出更好的化疗效果。提示血清CD19阳性胞外囊泡在肿瘤诊断及化疗效果评价中的意义。【技术出色,价格更心动,年末直降,仅需5.68万!】---现货条件性基因敲除小鼠!点击了解详情

 

为了进一步揭示CD19阳性胞外囊泡对化疗效果的影响,研究者构建了B细胞特异缺失Rab27a基因的小鼠,在肿瘤状态下,该小鼠的B细胞并不增加胞外囊泡的释放。随后发现,化疗后该小鼠体内CD8阳性T细胞活化程度明显增强,甚至有一半小鼠的肿瘤可以完全消失。

 

蔡志坚/王建莉合作组揭示化疗后免疫抑制的新机制

Rab27a基因缺失的小鼠显示出更好的化疗效果

 

为了与临床应用相联系,研究者利用Epstein-Barr病毒(EBVs)特异感染人类B细胞的特性,将Rab27a小干扰RNA导入灭活的EBVs(Rab27a siRNA/iEBVs),利用Rab27a siRNA/iEBVs特异的抑制人源化NSG小鼠中人B细胞中Rab27a蛋白的表达。结果发现,Rab27a siRNA/iEBVs能明显提高化疗的效果,并增强人源化NSG小鼠中人CD8阳性T细胞的数量。

 

蔡志坚/王建莉合作组揭示化疗后免疫抑制的新机制

Rab27a siRNA/iEBVs显著提高化疗效果

 

总的来说,该研究发现了由CD19阳性胞外囊泡介导的化疗后免疫抑制的新机制,并证实Rab27a siRNA/iEBVs与化疗联合的临床应用前景。

蔡志坚/王建莉合作组揭示化疗后免疫抑制的新机制

 

原文链接:

https://www.cell.com/immunity/fulltext/S1074-7613(19)30033-0

 

参考文献

1. Mackall, C.L., Fleisher, T.A., Brown, M.R., Andrich,M.P., Chen, C.C., Feuerstein, I.M., Magrath, I.T., Wexler, L.H., Dimitrov,D.S., and Gress, R.E. (1997). Distinctions between CD8+ and CD4+ T-cellregenerative pathways result in prolonged T-cell subset imbalance afterintensive chemotherapy. Blood 89, 3700–3707.

2. Ghiringhelli, F., Bruchard, M., Chalmin, F., and Re´ be´ , C. (2012).Production of adenosine by ectonucleotidases: a key factor in tumorimmunoescape. J. Biomed. Biotechnol. 2012,473712.

3. Wen, C., Seeger, R.C., Fabbri, M., Wang, L., Wayne,A.S., and Jong, A.Y. (2017). Biological roles and potential applicationsof immune cell-derived extracellular vesicles. J.Extracell. Vesicles 6, 1400370.

4. Clayton, A., Al-Taei, S., Webber, J., Mason, M.D., andTabi, Z. (2011). Cancer exosomes express CD39 and CD73, which suppress Tcells through adenosine production. J. Immunol. 187, 676–683.

5. Fanghui Zhang, Rongrong Li, Yunshan Yang, ..., Zhenwei Xue, Jianli Wang, Zhijian Cai. (2019). Specific Decrease in B-Cell-Derived Extracellular Vesicles Enhances Post-Chemotherapeutic CD8+ T Cell Responses. Immunity.

 

转载标题:Immunity丨蔡志坚/王建莉合作组揭示化疗后免疫抑制的新机制

 

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