Cancer Cell：华西科学家发现肿瘤细胞竟靠偷吃血小板来逃脱免疫监视！

循环肿瘤细胞（CTCs）是从实体肿瘤原发病灶或转移灶脱落的肿瘤细胞，作为肿瘤的“种子”在外周血循环中散播，为肿瘤寻找并开拓新的家园。研究表明，癌症患者血液中检测到的CTCs数量与其较差的预后相关[1]。

当然，CTCs在血液循环中的日子也并不好过，需要面对失巢凋亡、血流剪切力、免疫监视等挑战[2]。因此，了解CTCs在血液微环境中的传播机制以及与其它细胞之间的相互作用，有助于我们更好地识破肿瘤的转移计划，并开发出更有效的全新治疗策略。

四川大学华西医院的石虎兵教授团队与马学磊副教授团队联手合作，揭示了CTCs免疫逃逸新机制以及免疫检查点HLA-E:CD94-NKG2A。文章于近日发表于Cancer Cell[3]。

他们发现，CTCs在血液循环中会内化血小板，而血小板来源的RGS18基因会导致细胞表面的HLA-E分子表达上调。CTCs通过HLA-E与自然杀伤（NK）细胞表面CD94-NKG2A分子之间的相互作用，逃脱NK细胞的免疫监视。

阻断HLA-E:CD94-NKG2A的互作，则可以有效抑制胰腺导管腺癌小鼠的肿瘤转移。

论文首页截图

免疫检查点疗法（ICB）已经为多种类型癌症的治疗带来了翻天覆地的变化，而这种疗法的突破性进展，很大程度上得益于人们对肿瘤免疫逃逸机制的认知不断提高提高。

目前，大多研究聚焦于实体肿瘤原发病灶或转移灶中，肿瘤细胞如何利用免疫检查点将自己伪装成健康组织、从而逃过免疫细胞追杀。然而，在CTCs逃窜的路途中，是否有免疫细胞设立关卡拦截、CTCs又是如何逃脱的，尚有许多待解之处。

于是，石虎兵教授团队与马学磊副教授团队合作展开了这项研究。

首先，他们获取未接受治疗的6名胰腺导管腺癌（PDAC）的原发性肿瘤、肝转移灶以及肝门静脉中的血液进行活检，并利用单细胞测序技术（scRNA-seq）等技术，描绘PDAC原发性肿瘤、肝转移灶肿瘤微环境、CTCs的转录组学特征和基因表达差异。

分析结果显示，原发性病灶、肝转移灶中的肿瘤细胞表达模式高度相似，而在血液中游荡的CTCs显得有些特立独行。

不同于实体病灶中的肿瘤细胞，大量血小板相关基因在CTCs中显著富集。在CTCs中过表达最多的100个基因中，有32个被鉴定为血小板相关基因。更重要的是，与原发性病灶、肝转移灶相比，CTCs中的免疫相关信号通路更加活跃，提示外周血循环中的CTCs与免疫细胞之间具有潜在的相互作用。

CTCs和原发/转移性病变肿瘤细胞之间的基因表达差异

在原发或转移病灶的肿瘤微环境中，肿瘤细胞与多种类型免疫细胞周旋，如CD8+T细胞、巨噬细胞、NK细胞等。那么，在外周血循环中散播时，CTCs又会与哪些免疫细胞纠缠在一起呢？

基于CellPhoneDB数据库，研究者们对肿瘤细胞与不同类型免疫细胞之间的相互作用进行探索。

结果发现，CTCs与众多免疫细胞之间的关系没有那么错综复杂，主要通过其表面的HLA-E分子与NK细胞上的CD94-NKG2A分子发生特异性的相互作用。

值得注意的是，不管是在原发或转移病灶肿瘤微环境中，还是在血液中，大多数NK细胞都表达CD94-NKG2A。只不过，HLA-E在CTCs上的表达水平要远高于实体病灶中的肿瘤细胞。

CTCs上HLA-E表达水平更高

接下来，研究者们利用体外实验和小鼠实验验证表明，使用抗NKG2A抗体治疗或使用遗传学手段敲低HLA-E的表达来阻断CTCs和NK细胞的结合和互作，能够显著抑制PDAC肿瘤转移，并显著提高发生肺转移的PDAC小鼠在接种肿瘤后第27天的总生存率。

另外，阻断HLA-E:CD94-NKG2A之间的互作，其抗肿瘤效果仅局限于在血液循环中流动的CTCs，那些已经成功转移阵地、定植在新器官的肿瘤细胞不受影响。

使用抗NKG2A抗体治疗或敲低HLA-E的表达，可抑制肿瘤转移

这些表明，在外周血循环中，CTCs可通过HLA-E:CD94-NKG2A来逃避NK细胞的免疫监视。

不仅如此，研究者们还有了意外收获。

通常认为，CTCs会让血小板黏附在自己身上形成物理“盾牌”，以抵御免疫毒性细胞的攻击。此外，贴在CTCs身上的血小板还能分泌多种细胞因子促进CTCs存活[4,5]。

然而，这次研究者们发现，事情的真相并非如此——血小板不是CTCs的“人质”，而是CTCs的口粮。CTCs竟然靠偷吃血小板来强化自己，从而逃避免疫监测。

CTCs吃了血小板

通过摄入血小板，CTCs可以获得血小板来源的蛋白质、mRNA等生物大分子。其中，血小板来源的RGS18基因帮CTCs做了几张“假通行证”。CTCs内化血小板后，RGS18通过调控CTCs细胞内的AKT-GSK3b-CREB信号通路，导致CTCs细胞表面的HLA-E表达上调，从而帮助CTCs借助HLA-E与NK细胞表面CD94-NKG2A之间的互作，在NK细胞的免疫监视下逃之夭夭。

机制图

在小鼠实验中可以观察，在接种肿瘤后第14天时，接种过表达RGS18的人胰腺导管腺癌细胞（SU86.86）的小鼠，肿瘤向肝脏转移；而接种不表达RGS18的人胰腺导管腺癌细胞（SU86.86）的小鼠，肿瘤未发生明显肝转移。

也就是说，RGS18通过上调CTCs中抑制性免疫检查点分子HLA-E，在促进肿瘤转移中发挥关键作用。

RGS18基因与肿瘤转移相关

总体来说，石虎兵教授团队与马学磊副教授团队合作，揭示了新的免疫检查点HLA-E:CD94-NKG2A，介导循环肿瘤细胞逃脱自然杀伤细胞的免疫监视，并在小鼠实验中使用anti-NKG2A抗体治疗或敲低HLA-E的表达，成功抑制肿瘤转移。

研究者们表示，针对HLAE:CD94-NKG2A的治疗方案，可能对原发肿瘤或已发生转移的肿瘤不具有可观的疗效。虽然大多数NK细胞特异性表达抑制性受体CD94，但是HLA-E在原发或转移灶中表达相对较低，而在CTCs中表达上调。这或许可以解释目前抗CD94抗体单药治疗在临床试验中的不理想结果。

另一方面，这项研究强调了血小板以及RGS18基因在CTCs免疫逃逸过程中起到的关键作用。CTCs内化血小板后，这些“新补给”可直接或通过影响转录来调控CTCs的细胞内信号转导，这为血小板相关研究提供了全新方向。

参考文献：

[1]Pereira-Veiga, T., Schneegans, S., Pantel, K., & Wikman, H. (2022). Circulating tumor cell-blood cell crosstalk: Biology and clinical relevance. Cell reports, 40(9), 111298. https://doi.org/10.1016/j.celrep.2022.111298

[2]https://www.cell.com/cancer-cell/pdf/S1535-6108(23)00001-6.pdf

[3]Ward, M.P., E Kane, L., A Norris, L., Mohamed, B.M., Kelly, T., Bates, M., Clarke, A., Brady, N., Martin, C.M., Brooks, R.D., et al. (2021). Platelets, immune cells and the coagulation cascade; friend or foe of the circulating tumour cell? Mol. Cancer 20, 59. https://doi.org/10.1186/s12943-021- 01347-1.

[4] Labelle, M., and Hynes, R.O. (2012). The initial hours of metastasis: the importance of  cooperative host-tumor cell interactions during hematogenous dissemination. Cancer Discov. 2,  1091–1099. https://doi.org/10. 1158/2159-8290.Cd-12-0329.

[5]Gay, L.J., and Felding-Habermann, B. (2011). Contribution of platelets to tumour metastasis. Nat. Rev. Cancer 11, 123–134. https://doi.org/10. 1038/nrc3004.