【项目文章】CyTOF揭秘雌激素调节结直肠癌的免疫抑制微环境

✎ 文章导读 

文章标题:Estrogen inhibits the growth of colon cancer in mice through reversing extracellular vesicle-mediated immunosuppressive tumor microenvironment

发表期刊/日期/影响因子:Cancer Letters/2021-08/8.679

样本类型:女性原位结直肠癌患者、Sham/OVX/OVX+E2小鼠

文章结果:1)雌激素受体在女性患者原位结直肠癌组织中表达水平显著升高;2)雌激素抑制小鼠模型中MC38肿瘤的生长;3)CyTOF揭示了在雌激素影响下PD-L1+M2样巨噬细胞、Treg细胞和CD8+T细胞的显著变化。

研究表明,结直肠癌(CRC)的发病率呈逐年上升趋势,且老年女性的总体生存预后比老年男性更差,这可能与更年期相关的雌激素丢失有关。临床研究报告,补充雌激素的绝经女性患晚期结直肠癌的风险较低,这表明激素治疗与结直肠癌的发生之间存在因果关系,但具体的影响机制尚不清楚。肿瘤来源的细胞外小泡(EVs)通过诱导免疫抑制细胞和抑制免疫效应反应来调节肿瘤微环境。然而,雌激素是否影响结肠癌细胞分泌的EVs的组成和随后的功能仍不清楚。因此,研究人员通过IHC、CyTOF、Immunofluorescence 、Flow cytometry 等研究技术分析了雌激素是否影响去卵巢(OVX)小鼠MC38肿瘤的免疫微环境,以及它对MC38细胞衍生的EVs的影响。其中,CyTOF检测分析服务由普罗亭公司完成。

IHC——雌激素受体在结直肠癌中的表达分析

研究人员发现女性原位结直肠癌组织中雌激素受体(ERα和ERβ)的表达水平明显高于健康大肠远端组织和远端转移灶(Fig.1)。

Fig.1 人结肠癌组织中ER-α和ER-β的表达

为确认ER表达升高的影响,通过切除双侧卵巢建立了荷尔蒙剥夺的小鼠模型(OVX小鼠),发现与假手术组相比,OVX小鼠皮下MC38肿瘤生长更快、更大;对OVX小鼠注射一定量的E2,发现OVX+E2小鼠的肿瘤生长率和肿瘤大小显著低于OVX小鼠,表明E2抑制了结肠癌的生长(Fig.2)。

CyTOF——三组小鼠MC38肿瘤中免疫细胞精细图谱

研究人员通过CyTOF,用42个检测标记检测了肿瘤中的免疫细胞亚群,CD45+亚群在肿瘤中的占比在三组之间没有显著差异(Fig.3)。

Fig.3 MC38肿瘤免疫细胞群的CyTOF鉴定及特性研究

巨噬样细胞的C11和C17亚群的数量在OVX小鼠体内水平明显升高,而在OVX+E2小鼠中降到假手术组的水平。记忆效应CD8+T细胞C26亚群的数量在OVX小鼠的显著减少,而在OVX+E2小鼠中显著增加到假手术组的水平(Fig.4)。

Fig.4 MC38肿瘤中三种亚群的显著变化

Immunofluorescence  and  qPCR——免疫细胞比例变化和PD-L1表达分析

免疫荧光分析证实了MC38肿瘤中PD-L1+F4/80+巨噬细胞和CD8+T细胞比例的变化趋势(Fig.4)。这些结果表明,雌激素剥夺后肿瘤内的免疫微环境受到抑制;补充E2后,这种免疫抑制被逆转。综上所述,表明E2可能通过调节免疫微环境,间接抑制MC38肿瘤的生长。

Fig.4 E2对MC38肿瘤免疫微环境的影响

接着研究人员通过Flow cytometry和Immunofluorescence对三组小鼠MC38肿瘤抑制肿瘤微环境进行分析,发现MC38-EVs参与了免疫抑制肿瘤微环境的建立。Western blotting 、HPLC and Flow cytometry对MC38-EVs和E2-MC38-EVs中的蛋白进行定量分析,发现E2降低了结肠癌细胞分泌的免疫抑制分子(如TGF-β1)的水平,削弱了EVs在体外诱导Treg细胞的作用。

文章总结

研究人员发现女性原位结直肠癌患者组织中ER高表达,然后用雌激素完全耗尽的OVX小鼠模型,通过IHC、CyTOF、Immunofluorescence 、Flow cytometry等研究技术发现雌激素通过调节MC38细胞来源的EVs介导的肿瘤免疫微环境来抑制MC38肿瘤的生长的作用。这些数据为进一步研究绝经后女性患者(年龄>50岁)提供了理论基础,并提示雌激素替代治疗与其他抗肿瘤治疗联合应用可能有利于预防或限制原位结直肠癌的生长。

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