一、腫瘤免疫逃逸中的髓系細(xì)胞改變
在腫瘤形成過程中，免疫系統(tǒng)發(fā)生系統(tǒng)性改變。髓系細(xì)胞中，骨髓祖細(xì)胞群以及抑制性未成熟單核細(xì)胞和中性粒細(xì)胞被動(dòng)員進(jìn)入血液循環(huán)。淋系細(xì)胞中，CD4陽性調(diào)節(jié)性T細(xì)胞和調(diào)節(jié)性B細(xì)胞在全身出現(xiàn)的頻率增加，且在浸潤腫瘤前，調(diào)節(jié)性T細(xì)胞會(huì)在外周發(fā)生特異性克隆性擴(kuò)增。同時(shí)，樹突狀細(xì)胞及CD8陽性、CD4陽性T細(xì)胞的頻率和T細(xì)胞受體庫多樣性降低。小鼠模型也觀察到幼稚中性粒細(xì)胞、單核細(xì)胞和樹突狀細(xì)胞的累積，而樹突狀細(xì)胞和T細(xì)胞群豐度下降。未成熟髓細(xì)胞累積是腫瘤免疫逃逸的重要策略之一。

二、IL-4蛋白驅(qū)動(dòng)腫瘤相關(guān)骨髓生成的研究發(fā)現(xiàn)
2023年，一項(xiàng)發(fā)表于Nature期刊的研究揭示了IL-4蛋白在腫瘤免疫抑制中的關(guān)鍵作用。研究發(fā)現(xiàn)，IL-4蛋白是腫瘤浸潤單核細(xì)胞來源巨噬細(xì)胞的主要驅(qū)動(dòng)因子，骨髓來源的IL-4通過作用于粒-單核細(xì)胞祖細(xì)胞，導(dǎo)致免疫抑制性骨髓細(xì)胞生成。前期研究利用單細(xì)胞RNA測(cè)序繪制了人類和小鼠肺腺癌病變的免疫景觀圖，定義了一群富含調(diào)節(jié)分子的成熟樹突細(xì)胞，該細(xì)胞群具有免疫抑制作用。深入研究發(fā)現(xiàn)，IL-4蛋白與該群細(xì)胞的調(diào)控有關(guān)，阻斷IL-4蛋白可顯著降低肺腺癌病變小鼠和黑色素瘤肺轉(zhuǎn)移小鼠的肺腫瘤負(fù)荷。

三、IL-4蛋白作用靶細(xì)胞的定位
為進(jìn)一步明確IL-4蛋白作用的靶細(xì)胞類型，研究者構(gòu)建了特異性樹突細(xì)胞IL-4受體α亞基缺失、組織駐留樹突狀細(xì)胞IL-4受體α亞基缺失以及T細(xì)胞IL-4受體α亞基缺失的小鼠模型。結(jié)果顯示，這些小鼠的腫瘤負(fù)荷均沒有明顯差異，提示存在另一種免疫細(xì)胞類型對(duì)IL-4蛋白作出反應(yīng)以促進(jìn)腫瘤發(fā)展。通過對(duì)肺癌浸潤的單核-巨噬細(xì)胞和組織駐留單核細(xì)胞的差異基因進(jìn)行富集分析，發(fā)現(xiàn)IL-4信號(hào)通路在人類和小鼠單核細(xì)胞來源巨噬細(xì)胞特異性基因中富集程度最高。

四、骨髓粒-單核細(xì)胞祖細(xì)胞中IL-4受體的關(guān)鍵作用
研究者將IL-4受體α亞基條件性敲除小鼠與Ms4a3-cre小鼠雜交，該Cre重組酶在骨髓粒-單核細(xì)胞祖細(xì)胞中高度表達(dá)，可在所有下游細(xì)胞譜系中誘導(dǎo)基因缺失，同時(shí)保留組織駐留單核細(xì)胞。結(jié)果顯示，與對(duì)照野生型小鼠相比，粒-單核細(xì)胞特異性IL-4受體α亞基敲除小鼠的腫瘤負(fù)荷下降85%，提示粒-單核細(xì)胞的IL-4信號(hào)是腫瘤抑制的關(guān)鍵。同時(shí)，荷瘤小鼠的肺單核細(xì)胞來源巨噬細(xì)胞和循環(huán)單核細(xì)胞數(shù)量顯著減少。單細(xì)胞RNA測(cè)序捕獲了所有預(yù)期的免疫細(xì)胞群體，IL-4受體α亞基敲除小鼠的細(xì)胞存在顯著差異，表明該基因缺失增強(qiáng)了單核細(xì)胞和單核細(xì)胞來源巨噬細(xì)胞的免疫原性，并將肺腫瘤微環(huán)境重新編程為炎癥抗腫瘤狀態(tài)。

五、IL-4作用的骨髓早期祖細(xì)胞階段特異性
研究者進(jìn)一步將IL-4受體α亞基條件性敲除小鼠與Cx3cr1-cre或S100a8-cre小鼠雜交，這兩種Cre重組酶在粒-單核細(xì)胞祖細(xì)胞下游更成熟的骨髓細(xì)胞中表達(dá)，并分別強(qiáng)烈偏向單核細(xì)胞和中性粒細(xì)胞譜系。結(jié)果顯示，這兩種雜交小鼠沒有出現(xiàn)肺腫瘤負(fù)荷減少的現(xiàn)象。這一發(fā)現(xiàn)表明，骨髓早期髓系祖細(xì)胞中IL-4受體α亞基缺失驅(qū)動(dòng)了肺腫瘤微環(huán)境重編程和肺腫瘤負(fù)荷的減少，而成熟單核細(xì)胞來源巨噬細(xì)胞和中性粒細(xì)胞中的缺失并不影響腫瘤進(jìn)展。

六、IL-4蛋白的來源與信號(hào)軸模型
進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，IL-4受體α亞基信號(hào)參與調(diào)控荷瘤小鼠骨髓祖細(xì)胞的轉(zhuǎn)錄表達(dá)，這些表型可通過在體內(nèi)將骨髓暴露于IL-4蛋白來重現(xiàn)。研究者還發(fā)現(xiàn)，嗜堿性粒細(xì)胞是骨髓中IL-4蛋白的主要來源，而非肺癌組織�；�于這些發(fā)現(xiàn)，研究者提出了一個(gè)復(fù)雜的信號(hào)軸模型：腫瘤微環(huán)境產(chǎn)生可溶性成分，通過外周循環(huán)到達(dá)骨髓，作用于骨髓中的2型粒細(xì)胞即嗜堿性粒細(xì)胞；嗜堿性粒細(xì)胞產(chǎn)生IL-4蛋白，通過其受體IL-4受體α亞基調(diào)控免疫抑制性骨髓細(xì)胞的分化和腫瘤進(jìn)展。

七、研究意義與臨床應(yīng)用前景
該研究揭示了IL-4蛋白在腫瘤免疫抑制性骨髓生成中的核心作用，確定了骨髓來源的IL-4通過作用于粒-單核細(xì)胞祖細(xì)胞導(dǎo)致免疫抑制性骨髓細(xì)胞生成的分子機(jī)制。這一發(fā)現(xiàn)明確了IL-4蛋白在腫瘤免疫抑制性骨髓生成中的關(guān)鍵功能，并提示其作為免疫檢查點(diǎn)阻斷聯(lián)合療法的潛在應(yīng)用價(jià)值。對(duì)IL-4蛋白這一新型作用機(jī)制的深入理解，為開發(fā)針對(duì)腫瘤免疫抑制微環(huán)境的干預(yù)策略提供了新的理論依據(jù)和潛在靶點(diǎn)。未來研究將進(jìn)一步探索腫瘤來源的可溶性因子及其作用于骨髓嗜堿性粒細(xì)胞的具體分子機(jī)制。

IL-4蛋白在腫瘤免疫抑制性骨髓生成中的作用機(jī)制研究-南京優(yōu)愛(UA BIO), 重組蛋白專家