肿瘤与免疫细胞,衰老路上的伙伴?揭示免疫细胞的间谍行为


大家都知道,免疫细胞都是我们身体的卫士,而肿瘤细胞则是身体的侵略者,按理说,抗击所有病原体是免疫系统的职责所在,这里的病原体,自然也包括肿瘤细。

但你能想到吗,在衰老的身躯里,我们忠诚的“卫士”居然也会跟“侵略者”沆瀣一气——原本应该将肿瘤细胞“捉拿归案”的免疫细胞,开始跟肿瘤细胞混在一起,互相“递YAN、倒茶”,俨然一副其乐融融的画面。

最近,北京大学第三医院的张伟龙副研究员,通过评估10510组肿瘤细胞数据的衰老水平,揭开了这一惊人的秘密——恶性肿瘤细胞和免疫细胞在“衰老”水平上居然存在着一致的演化趋势[1]!这对冤家是如何从势同水火到缠缠绵绵翩翩飞的?




在介绍衰老细胞、免疫细胞和肿瘤细胞之间混乱的三角关系之前,我们先从简单的讲起,比如搞清楚对于肿瘤症来说,细胞衰老到底意味着什么。

不同于细胞凋亡这种程序性S亡,细胞衰老则是渐进性的功能丧失,作为整体衰老的基础,衰老细胞在多个组织中的积累导致器官功能下降,最终引发个体的衰老。

不过,衰老细胞对于肿瘤的发展有着双重作用,一方面,它们通过断绝自身的分裂能力,防止那些已经被损坏得不像话的DNA继续复制分裂,最终形成肿瘤。

但另一方面,衰老细胞也会分泌大量的活性物质,如细胞因子、趋化因子等,统称为SASP,而SASP会改变组织微环境,使其更适宜肿瘤细胞的生长和扩散

对于肿瘤来说,衰老细胞分泌SASP的行为很多时候就如同“以风灭火”,若不能在第一时间将火扑灭,反而会助长火势,进一步扩大火场,形成有利于肿瘤发展的微环境。

肿瘤微环境“煽风点火”的方式多种多样,拿一个方面来说:在肿瘤微环境中,SASP招募得更多的并非那些摧毁病原体的细胞毒性免疫细胞,而是免疫抑制细胞[2][3][4],如Treg和MDSC,它们能帮助肿瘤细胞成功“潜逃”,躲避免疫系统的巡猎。

图注:Treg细胞本是免疫系统为了防止过度的免疫反应的机制,但在肿瘤中,却被肿瘤用来当成防御免疫攻击的盾牌


而正因为衰老细胞、肿瘤细胞和免疫细胞之间存在这种“互相成就”的关系,研究者大胆猜测——或许可以通过细胞的“衰老程度”来预测肿瘤的发展程度,甚至抗肿瘤疗法的效果





在这项研究中,作者为了度量细胞的衰老程度,预先收集整理了96个与细胞衰老相关的基因信息,然后结合10510份涵盖了33种肿瘤类型的肿瘤细胞数据,最终筛选出了25个蛋白编码基因、2个长链非编码RNA 32个微小RNA。

基于这些基因的表达水平,经过一系列计算后,最终得出一个分值,可用来表示细胞的衰老程度,这一分值,我们可以称呼其为“衰老指数”。

基于衰老指数,作者将33种肿瘤分为“1”、“2”、“3”三类,衰老程度依次递增,比如,衰老指数高的“3”类肿瘤以卵巢瘤和腱鞘巨细胞瘤为代表,衰老指数低的“1”类肿瘤以肾上腺皮质瘤和葡萄膜瘤为代表。从生存概率来看,“3”类肿瘤患者的整体生存确实比“1”类肿瘤低

进一步的功能富集分析表明,在“3”类肿瘤中,高表达的基因主要与免疫调节功能相关。这意味着,衰老很可能是通过操控免疫系统,给肿瘤细胞打通了通往全身的VIP通道

这就不得不提到衰老的肿瘤细胞与免疫细胞间的互动方式了:

1. 免疫细胞会接收肿瘤细胞递送的大量促血管生成因子,辅助肿瘤细胞在微环境中搭建起输送营养的血管网络,同时,新生成的血管也会为肿瘤细胞转移向身体其他部位大开方便之门。

2. 较高的衰老指数可能导致大量Treg细胞与MDSC被召唤到肿瘤微环境,这两种细胞会产生影响免疫细胞分化的因子,抑制攻击性免疫细胞的杀伤力

3. 肿瘤细胞会分泌一些因子,刺激巨噬细胞从M1型(战斗型)转变为M2型(修复型),而M2型的巨噬细胞在肿瘤微环境中的作用类似Treg细胞,都能促进肿瘤生长和转移。

Treg、MDSC、M2巨噬细胞,它们在正常情况下都是维持免疫系统平衡的关键,属于免疫细胞中的“调停者”,但是肿瘤中,这些忠诚的卫士却会经常与“敌寇”眉来眼去……

衰老在这其中起到的作用便是,它助长了免疫细胞和肿瘤细胞之间的“勾结”!

研究者通过分析数据发现,不仅衰老指数高的肿瘤比衰老指数低的肿瘤存在更频繁的肿瘤细胞-免疫细胞互动,哪怕是同一种类型的肿瘤,衰老指数越高的样本,这种互动也越强

难怪肿瘤细胞能在衰老的身体组织中如此猖獗,合着是有了衰老细胞这个大哥罩着。






既然发现了这样的规律,那要如何运用呢?正如第一部分所说,衰老指数可以用来预测肿瘤的发展程度,甚至抗肿瘤疗法的效果。

比如,研究者通过对45份肝肿瘤患者肿瘤组织的RNA测序数据和临床信息分析,发现患者的生存率确实能被衰老指数有效预测

图注:肝肿瘤患者生存率,红色代表高衰老指数,蓝色代表低衰老指数


而且,在抗肿瘤药物药效预测方面,衰老指数高通常意味着,BCL-2家族抑制剂(促进肿瘤细胞凋亡,如下图的Venetoclax)的效果更好,然而,MEK1/2抑制剂或ERK1/2抑制剂(阻断肿瘤细胞的生长通路,如下图的Selumetinib)的效果则更差。

图注:横轴为衰老指数与药物IC50之间的相关性,纵轴为显著性,红色代表正相关的药物,蓝色代表负相关的药物


这说明,尽管衰老细胞整体而言是利好肿瘤的,但如果我们利用好衰老细胞的特点,或许也可以反过来让它们帮助我们抑制肿瘤

例如,在胰腺肿瘤小鼠中,通过同时抑制MEK(调控细胞生长分化)和CDK4/6(推动细胞分裂)的表达,可以诱导细胞衰老,进而提高抗PD-1(PD-1本是保护身体免受过度免疫反应造成的伤害的受体蛋白,却经常被肿瘤作为挡箭牌来利用)治疗的效果[5]。

最后,说回肿瘤微环境,当明白衰老细胞促进肿瘤发展的原理基本都绕不开SASP后,派派也忍不住大胆推测:


与Venetoclax这类仅针对特定几种肿瘤的药物不同,靶向衰老细胞或者SASP的药物,或许对大多数的肿瘤类型都有抑制作用?

图注:抗YAN真的对各种J病的治愈都有好处



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