中性粒細(xì)胞是天然免疫的第一道防線 [1]，廣泛參與腫瘤免疫循環(huán)、免疫編輯、免疫逃逸等重要過程 [2]。同時(shí)，中性粒細(xì)胞是人體最豐富的白細(xì)胞類型，占人體白細(xì)胞的40%至70%，是腫瘤微環(huán)境的重要組成部分 [2]。但是，中性粒細(xì)胞半衰期短（6-8小時(shí)）、細(xì)胞脆弱 [3]，這些困難導(dǎo)致目前鮮有中性粒細(xì)胞的大規(guī)模系統(tǒng)研究，他們發(fā)揮抗腫瘤還是促腫瘤的功能[4-8]是領(lǐng)域內(nèi)爭議的焦點(diǎn)。近年來在泛癌尺度的腫瘤微環(huán)境研究如火如荼 [9-11]，這一策略為系統(tǒng)研究中性粒細(xì)胞的功能和表型帶來了新的契機(jī)。
文獻(xiàn)來源
日前，Cell上發(fā)表了題為Neutrophil profiling illuminates anti-tumor antigen-presenting potency 的研究論文，利用自測數(shù)據(jù)（79.29%）和公共數(shù)據(jù)（20.71%），基于肝癌、膽管癌、膽囊癌等17個(gè)癌種的143例患者共計(jì)225例樣本的中性粒細(xì)胞單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組，系統(tǒng)性揭示了人源腫瘤相關(guān)中性粒細(xì)胞的表型多樣性和可塑性（如抗原提呈型、促血管新生型、炎癥型等），發(fā)現(xiàn)HLA-DR+CD74+中性粒細(xì)胞在多個(gè)癌種和患者預(yù)后正相關(guān)，可誘導(dǎo)T細(xì)胞抗原特異反應(yīng)并促進(jìn)形成“熱腫瘤”微環(huán)境，可作為潛在的免疫治療增敏策略。
圖1. 研究設(shè)計(jì)示意圖
項(xiàng)目研究
在這項(xiàng)研究中，研究者通過整合來自225例患者樣本的中性粒細(xì)胞單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)，利用聚類分析發(fā)現(xiàn)中性粒細(xì)胞可分為10大群，如HLA-DR+CD74+抗原提呈型中性粒細(xì)胞、VEGFA+SPP1+促血管新生型中性粒細(xì)胞、CXCL8+IL1B+炎癥型，這些中性粒細(xì)胞分別對(duì)應(yīng)著不同的免疫表型、趨化因子特征和成熟狀態(tài)。在多個(gè)癌種中，HLA-DR+CD74+中性粒細(xì)胞和更好的預(yù)后相關(guān)，而VEGFA+SPP1+中性粒細(xì)胞和更差預(yù)后相關(guān)。
研究者通過綜合利用4種單細(xì)胞軌跡算法、多重免疫熒光、流式細(xì)胞術(shù)等技術(shù)，表征了中性粒細(xì)胞的不同成熟狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)HLA-DR+CD74+中性粒細(xì)胞可能處于終末分化的成熟狀態(tài)，提示了該亞群的重要作用。
因此，研究者進(jìn)一步聚焦HLA-DR+CD74+中性粒細(xì)胞功能和調(diào)控機(jī)制，通過單細(xì)胞代謝通路分析、小規(guī)模代謝物體外篩選等，發(fā)現(xiàn)亮氨酸代謝和中性粒細(xì)胞抗原提呈功能的潛在聯(lián)系：亮氨酸可上調(diào)中性粒細(xì)胞的MHC-II類抗原提呈分子HLA-DR及相關(guān)共刺激分子表達(dá)。作者進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，亮氨酸可通過線粒體結(jié)構(gòu)和功能重塑，并增強(qiáng)乙酰輔酶A生成，上調(diào)MHC-II類分子啟動(dòng)子區(qū)的H3K27乙?；揎?，從而上調(diào)HLA-DR等抗原提呈分子。為了進(jìn)一步研究這一群細(xì)胞的抗原提呈功能，作者發(fā)現(xiàn)HLA-DR+CD74+中性粒細(xì)胞可提呈腫瘤新抗原至T細(xì)胞，重塑T細(xì)胞免疫組庫并增強(qiáng)抗原特異反應(yīng)。這些結(jié)果提示了HLA-DR+CD74+中性粒細(xì)胞的代謝可塑性及治療價(jià)值。
在此基礎(chǔ)上，作者探索了抗原提呈中性粒細(xì)胞的抗腫瘤治療價(jià)值。研究者發(fā)現(xiàn)多種類型的小鼠腫瘤中也存在CD74+抗原提呈相關(guān)的中性粒細(xì)胞亞群。在小鼠模型中，富含亮氨酸的飲食或CD74+中性粒細(xì)胞過繼治療可增強(qiáng)抗PD-1免疫療法的療效。而當(dāng)抗原提呈中性粒細(xì)胞過繼處理患者來源性腫瘤組織塊(patient-derived tumor fragments，PDTFs)時(shí)，T細(xì)胞抗原特異反應(yīng)分子和殺傷分子均顯著升高。此外，基于腫瘤患者的免疫治療測序數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，抗原提呈中性粒細(xì)胞和免疫治療響應(yīng)程度顯著正相關(guān)。
研究結(jié)論
綜上，這項(xiàng)工作生成了多癌種的中性粒細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)，深入分析了中性粒細(xì)胞癌種特異及共享的轉(zhuǎn)錄模式、細(xì)胞狀態(tài)、代謝特征、臨床相關(guān)性，聚焦HLA-DR+CD74+中性粒細(xì)胞的抗原提呈功能，探索了利用中性粒細(xì)胞抗原提呈來增敏免疫治療的可能。
復(fù)旦大學(xué)附屬中山醫(yī)院樊嘉院士和高強(qiáng)教授、中國科學(xué)院上海免疫與感染研究所張曉明研究員、復(fù)旦大學(xué)生物醫(yī)學(xué)研究院楊力研究員為本文通訊作者。復(fù)旦大學(xué)博士生吳英成、馬家強(qiáng)、楊旭鵬、博士后南芳、碩士生張?zhí)斐蔀楣餐谝蛔髡?。本研究得到?fù)旦大學(xué)雷群英教授、朱棣教授、美國哈佛大學(xué)麻省總院朱秀軒教授、法國巴斯德研究所Claude Leclerc教授、上海交大免疫所王峰教授和王靜教授的支持。
*復(fù)旦大學(xué)高強(qiáng)教授誠聘博士后，聯(lián)系方式：gaoqiang@fudan.edu.cn，具體的申請材料可點(diǎn)擊鏈接（復(fù)旦大學(xué)附屬中山醫(yī)院高強(qiáng)課題組誠聘博士后）
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文章來源：課題組供稿
原文鏈接
https://doi.org/10.1016/j.cell.2024.02.005
原文引用
“We obtained the knockdown and overexpression plasmids of RFX5 from Genomeditech (Shanghai, China)；Human: dHL-60 cells Genomeditech Co. Ltd.”
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