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Nat Med::Treg细胞异质性决定结肠癌亚型及免疫疗法策略

来源:生物谷 2016-06-13 12:55

2016612日 讯 /生物谷BIOON/ --调节性T细胞(Treg)通常表达FoxP3转录因子,因此FoxP3也被认为是Treglineage markerTreg参与了多种免疫的调节过程,在肿瘤发病过程中,Treg往往扮演者“帮凶”的角色:它能够通过抑制抗肿瘤免疫反应导致肿瘤的生长以及恶化。不过,在针对结肠癌的研究中却出现了彼此矛盾的结果:一些研究发现Treg确实能够促进肿瘤的恶化,但另外一些研究却指出结肠癌组织中的Treg的增多能够有效抑制肿瘤的生长。针对这一问题,来自日本大阪大学的Shimon Sakaguchi课题组进行了深入研究,相关结果发表在最近一期的《nature medicine》杂志上。

首先,作者基于之前的研究,认为表达FoxP3Treg细胞并不是匀质化的,这一类群的细胞内部还可以再细分为多种细胞类型。基于FoxP3以及CD45RA的表达水平的差异,外周血中的Treg可以分为三个亚群:FoxP3 low CD45RA+(天然Treg细胞,F1亚群);FoxP3 high CD45RA-(经过抗原激活的效应Treg细胞,F2亚群);以及最为特殊的FoxP3 low CD45RA-F3亚群)。F3亚群的Treg细胞非但不具有抑制免疫反应的能力,而且还具有促炎性的作用。因此,作者针对以上三种不同类型的Treg亚群细胞在结肠癌免疫反应中的作用进行了研究。

首先,作者发现在结肠癌组织中F2Treg的比例高于正常组织,F1型则低于正常组织;另外,F3Treg在某些结肠癌组织中的比例也有明显升高,但这一现象在其它癌症类型中却不存在。因此,作者根据F3Treg的比例将结肠癌分为两类:F3Treg比例低于9.8%的为A类;F3Treg比例高于9.8%的为B类。两类癌组织中F2Treg的比例相当,但B类癌组织中Treg的整体数量要明显高于A类。功能上讲,AB两类组织中的F2Treg都具有高效的免疫抑制活性。但是B类癌组织中的F3Treg则没有免疫抑制的活性。进一步,作者发现F3TregTIGIT以及CTLA-4的表达量低于常规Treg细胞,而促炎性细胞因子IL-17的表达量则明显升高。此外,作者通过对Treg细胞中FoxP3甲基化程度的检测,发现F3型细胞的甲基化程度高于F2Treg,作为对照,记忆T细胞的甲基化水平处于饱和状态。这说明在F3TregFoxP3的活性的确受到了抑制。

之后,作者对两种不同类型的结肠癌组织进行转录组水平的比较,发现在B型结肠癌组织中与免疫激活及炎症反应相关的基因(IL-12TGF-bTNF-a)表达量明显较高。进一步,作者发现TGF-b单独刺激能够引起常规Treg的分化,但IL-12TGF-b的联合刺激则能够引发F3Treg的分化。激活后的F3Treg能够分泌大量的IFN-gamma

基于上述结果,作者认为可以根据结肠癌组织中各类细胞因子的表达水平对其进行分类(即AB)。作者收集了109名患有结肠癌的患者病历资料,此前基于笼统的FoxP3进行分类效果并不明显,Foxp3表达量的高低与癌症患者的病情发展之间并没有相关性。为了矫正这一问题,作者首先根据癌症患者组织中的细胞因子(TGF-bIL-12)进行分类,之后,分别比较了在高表达或低表达上述细胞因子的患者中FoxP3的表达水平与其病情发展之间的关系。结果显示:在低表达上述细胞因子的患者(也就是说结肠癌为A型)中,FoxP3的表达水平低的患者存活率明显高于表达水平高的患者群体;而在高表达上述细胞因子的患者(即结肠癌为B型)中这一关系发生了倒置。简单的说,通过将结肠癌分为AB两型,F3Treg的作用得到了揭示:在A型中由于F3Treg比例较低,因此FoxP3的表达量越高说明组织中常规Treg数量越多,那么癌症特异性免疫反应的活性就会降低,癌症的恶化程度就会增加;反之,在B型患者中,由于F3Treg的作用较为显著,因此FoxP3的表达水平越高证明组织中F3Treg的数量越多,癌症特异性免疫反应就越强,患者的存活几率也就越高。这一结论也侧面反映了F3Treg的促免疫特性。

那么究竟是什么原因导致大肠癌组织中各类型的Treg细胞分布发生变化的呢?此前研究发现大肠中细菌的浸入与癌症的形成之间有一定的联系。通过荧光原位杂交(FISH)试验,作者发现在B型大肠癌中肠道细菌的浸润水平明显高于A型。16sRNA测序结果表明细菌主要成分为核梭杆菌。这一结果表明该细菌的浸润与大肠癌的类型形成具有重要的关系。

综上,作者证明结肠癌的不同类型主要是由组织中的Treg亚群的不同组成方式而导致的,而且新发现的这一类F3Treg具有与常规Treg不同的免疫调节作用。(生物谷Bioon.com

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doi:10.1038/nm.4086

PMC:

PMID:

Two FOXP3+CD4+ T cell subpopulations distinctly control the prognosis of colorectal cancers

Takuro Saito, Hiroyoshi Nishikawa, Hisashi Wada, Yuji Nagano4, Daisuke Sugiyama, Koji Atarashi, Yuka Maeda, Masahide Hamaguchi, Naganari Ohkura, Eiichi Sato, Hirotsugu Nagase, Junichi Nishimura, Hirofumi Yamamoto, Shuji Takiguchi, Takeshi Tanoue, Wataru Suda, Hidetoshi Morita, Masahira Hattori, Kenya Honda, Masaki Mori, Yuichiro Doki & Shimon Sakaguchi

CD4+ T cells that express the forkhead box P3 (FOXP3) transcription factor function as regulatory T (Treg) cells and hinder effective immune responses against cancer cells1, 2, 3. Abundant Treg cell infiltration into tumors is associated with poor clinical outcomes in various types of cancers3, 4, 5, 6, 7. However, the role of Treg cells is controversial in colorectal cancers (CRCs), in which FOXP3+ T cell infiltration indicated better prognosis in some studies6, 7, 8, 9. Here we show that CRCs, which are commonly infiltrated by suppression-competent FOXP3hi Treg cells, can be classified into two types by the degree of additional infiltration of FOXP3lo nonsuppressive T cells10. The latter, which are distinguished from FOXP3+ Treg cells by non-expression of the naive T cell marker CD45RA and instability of FOXP3, secreted inflammatory cytokines. Indeed, CRCs with abundant infiltration of FOXP3lo T cells showed significantly better prognosis than those with predominantly FOXP3hi Treg cell infiltration. Development of such inflammatory FOXP3lo non-Treg cells may depend on secretion of interleukin (IL)-12 and transforming growth factor (TGF)-β by tissues and their presence was correlated with tumor invasion by intestinal bacteria, especially Fusobacterium nucleatum. Thus, functionally distinct subpopulations of tumor-infiltrating FOXP3+ T cells contribute in opposing ways to determining CRC prognosis. Depletion of FOXP3hi Treg cells from tumor tissues, which would augment antitumor immunity, could thus be used as an effective treatment strategy for CRCs and other cancers, whereas strategies that locally increase the population of FOXP3lo non-Treg cells could be used to suppress or prevent tumor formation.

 

 

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