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科学子刊自然杀伤细胞强吻癌细胞, [复制链接]

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NK细胞,生来便是一个毫不留情的杀手。杀手~

作为先天免疫系统中的重要免疫细胞,NK细胞能够迅速进行防御并直接出击,以其细胞毒性消灭体内的病原微生物以及肿瘤细胞[1]。

而近日,一篇发表在ScienceAdvances期刊上的文章表示,冷酷杀手NK细胞竟然也会干起偷盗的行当!而且偷窃的的对象,正是肿瘤细胞。

加拿大渥太华大学的MohamedS.Hasim和他的同事们发现,NK细胞表面存在的免疫检查点PD-1并非来自内源性表达,而是NK细胞通过由SLAM受体介导的胞啃作用,从肿瘤细胞的细胞膜上获取的。得到PD-1后,NK细胞的抗肿瘤免疫功能被抑制,不过可以由PD-1抑制剂挽救[2]。

论文首页截图

要论设计PD-1抑制剂的初衷,是为了保全T细胞的抗肿瘤活性,阻断其PD-1/PD-L1通路。而且很长一段时间大家都认为,它也就主要依赖于T细胞来发挥抗肿瘤疗效。

直到后来发现,在使用PD-1抑制剂时,唤醒的不只是T细胞,还有另一群杀手——NK细胞[3]。

不过,NK细胞的抗肿瘤免疫功能为何会被PD-1抑制剂激活,目前还不清楚。虽然在消化道癌、黑色素瘤、肾细胞癌等癌症患者的浸润NK细胞上检测到有PD-1,但其实,NK细胞它自己压根就不会表达PD-1[3-5]!

于是,MohamedS.Hasim和他的同事们做出一个大胆的猜测。既然无法内源性表达,难道说,NK细胞身上的PD-1取自其它细胞?

他们发现,如果将表面不存在PD-1的小鼠NK细胞,与高表达PD-1的小鼠白血病细胞系(C)在体外共培养一段时间,24小时后便可以从NK细胞上检测到PD-1,72小时内PD-1水平进一步增加。而且,肿瘤细胞的PD-1表达水平越高,在共培养后,NK细胞表面存在的PD-1就越多。

本身没有PD-1的NK细胞,与肿瘤细胞共处越久,身上的PD-1越多

相比而言,如果只是单独培养、没有肿瘤细胞的存在,这群NK细胞还是“长”不出来PD-1。

不仅如此,除了PD-1,TCRvβ12、CD45.2、Thy-1.1等同样并非由NK细胞内源性表达的抗原,在与白血病细胞共培养后也出现在NK细胞表面。

这样看来,NK细胞自己没有的东西,比如PD-1,还真可能是从肿瘤细胞上拿过来的。

那么,NK细胞要如何“行窃”呢?

这涉及到NK细胞的一种生物学过程——胞啃作用(trogocytosis)。

奇点糕没写错,你也没看错,真的是叫胞啃。这个名字其实挺形象的,是指淋巴细胞通过免疫突触,从抗原提呈细胞上啃下一部分细胞膜及其表面分子[6]。胞啃的功能目前还不是很清楚,可能与诱导、调节免疫反应有关,或者对其他细胞系统的调控有重要作用。

利用细胞膜染色(CellVue)、荧光标记PD-1(GFP)等技术,研究者们观察到,与淋巴瘤细胞(RMA)共培养时,NK细胞会频繁“强吻”这些肿瘤细胞,啃下一块细胞膜还顺手将肿瘤细胞的PD-1贴到自己身上。

动态成像:muamuamuamuamua

(绿色:PD-1-GFP)

如果只是与培养肿瘤细胞的洗澡水上清液一同培养,则无法在NK细胞上检测到PD-1。也就是说,NK细胞需要和肿瘤细胞本尊贴贴才能获得PD-1,外泌体、可溶性分泌蛋白啥的不管用。

而且,一旦通过抑制ATP合成或肌动蛋白聚合来阻断NK细胞的胞啃作用[7,8],NK细胞表面的PD-1水平便大幅度降低。

不让亲亲,就没有PD-1

进一步研究发现,一种在NK细胞、T细胞、B细胞上大量表达的细胞表面分子——SLAM受体,介导了NK细胞对肿瘤细胞的胞啃作用。

虽然没整明白NK细胞窃取PD-1是否有什么目的,还是说肿瘤细胞有意而为之。但可以确定的是,从肿瘤细胞上啃下来PD-1后,NK细胞会陷入“沉睡”。

研究者们先是在正常表达PD-1的淋巴瘤小鼠模型中观察到,与体外实验结果一致,只有位于肿瘤微环境中的浸润NK细胞能够“就地取材”,通过胞啃作用从肿瘤细胞表面获得PD-1。其它的NK细胞则不会额外获得PD-1。

接下来,他们对NK细胞的抗肿瘤免疫活性进行了一系列研究。结果发现,在不表达PD-1的淋巴瘤小鼠模型中,NK细胞能够显著抑制肿瘤生长。一旦NK细胞通过胞啃作用从表达PD-1的肿瘤细胞上获取PD-1后,其抗肿瘤免疫功能就会受到抑制;而使用PD-1免疫抑制剂可以“唤醒”小鼠的这些NK细胞,恢复其活性。

PD-1会抑制NK细胞的抗肿瘤活性

(RMA-S-Pdl1:不表达MCHI的淋巴瘤细胞,突出NK细胞的效果;NCG小鼠:没有NK细胞)

最后,研究者们对28名多发性骨髓瘤患者骨髓中的NK细胞进行分析,同样观察到,NK细胞能够通过胞啃作用从肿瘤细胞上获得PD-1,甚至还能把肿瘤标志物(浆细胞上的CD)也拿过来。

将多发性骨髓瘤患者骨髓中的NK细胞上的CD、PD-1共染色

总体而言,MohamedS.Hasim和他的同事们发现,NK细胞虽然无法内源性表达PD-1,但可以通过由SLAM受体介导的胞啃作用,从肿瘤细胞的细胞膜上获取PD-1等表面分子。获得PD-1后,NK细胞的抗肿瘤免疫功能受到抑制,用PD-1抑制剂可以有效恢复其活性。

这项研究成果,一方面为我们展示了一种细胞之间十分有趣的交流方式,破解NK细胞获取PD-1的特殊途径。更重要的是,这有利于我们更好地了解,PD-1抑制剂是如何作用于不同种类的免疫细胞,而不局限于T细胞,或为肿瘤免疫疗法提供些新想法。

所以,胞啃这一“吻”,究竟是NK细胞主动行窃、欲取PD-1,还是肿瘤细胞故意设局,用PD-1给NK细胞下了迷魂药?

肿瘤细胞:NK细胞你变了!你这样做是不是要偷我的PD-1!

NK细胞:不,我没有要偷PD-1。我要偷走,你的心?

参考文献:

[1]VivierE,etal.Innateoradaptiveimmunity?Theexampleofnaturalkillercells.Science.;():44–49.doi:10./science..

[2]

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