文獻解讀：IL3介導細胞毒性T細胞-嗜堿性粒細胞互作增強抗腫瘤免疫
在癌癥治療領域，免疫療法的發(fā)展為患者帶來了新的希望。然而，腫瘤微環(huán)境（Tumor microenvironment, TME）對免疫細胞功能的復雜影響，常常限制了免疫治療的效果。細胞毒性 CD8(+) T 淋巴細胞（CTLs）在腫瘤免疫防御中扮演著關鍵角色，但在 TME 的作用下，它們可能逐漸衰竭，喪失抗腫瘤能力。
山東大學基礎醫(yī)學院魏健研究員在免疫學領域期刊《Cancer Immunology Research》發(fā)表最新研究成果“IL3-Driven T Cell–Basophil Crosstalk Enhances Antitumor Immunity”。文章系統地解析了 IL3 介導的細胞毒性 T 淋巴細胞-嗜堿性粒細胞互作機制，揭示了其在調節(jié)機體抗腫瘤免疫力中的關鍵作用。同時，研究結果還表明，利用 IL-3 或嗜堿性粒細胞可作為一種有希望的手段來優(yōu)化并增強癌癥免疫療法的療效，為癌癥免疫治療的發(fā)展提供了潛在方向。
作者進一步探究補充IL3是否能夠消除腫瘤生長。對荷瘤小鼠腹腔注射IL3 ，或對腫瘤細胞進行基因改造過表達 IL3，均顯著抑制腫瘤生長。即使只有1%的腫瘤細胞過表達 IL3，也能顯著抑制腫瘤生長，并且在轉移性黑色素瘤模型中，補充IL3減少了肝轉移結節(jié)的形成。此外，將過表達 IL3 的 OT1 細胞輸入到荷瘤小鼠中也能抑制腫瘤生長并延長宿主生存。這些數據表明，無論是單獨補充IL3 還是與 T 細胞作用相結合，都能有效控制腫瘤生長。（圖2）
雖然 IL3 補充有效地抑制了腫瘤生長，但其機制尚不明確。作者探究發(fā)現，IL3 介導的抗腫瘤活性依賴于淋巴細胞的功能，在缺乏成熟 T 和 B 細胞的 Rag1 KO 小鼠中未觀察到這種抑制作用。清除掉小鼠模型中的 CTLs ，則消除了 IL3 對腫瘤生長的抑制和對生存的改善。這表明CTLs 在 IL3 介導的腫瘤控制中發(fā)揮關鍵作用。
作者進一步探索發(fā)現，補充IL3 可觀察到CTLs 的 CD44、T-bet、增殖標志物 Ki67、IFNγ 和 TNFα 表達增加，PD1 表達下降， TIM3 表達有一定程度的降低，但對顆粒酶 B 無影響。此外，IL3 處理的 CD8(+) T 細胞在代謝、效應功能、活力和體外抗腫瘤能力方面與對照組相似，這表明 IL3 并非直接作用于CD8(+) T 細胞增強其抗腫瘤免疫活性，而是通過間接機制發(fā)揮作用。（圖3）
作者團隊在研究期間發(fā)現，IL3介導的CTLs 抗腫瘤活性增強可能涉及中間細胞群的參與。與純化的 CD8(+) T 細胞（pCD8）相比，與脾細胞共培養(yǎng)的CD8(+) T 細胞（bCD8）表現出以糖酵解為主的代謝模式、 IFNγ 產生和存活能力增強，并且過繼轉輸到荷瘤小鼠中后，bCD8 OT1細胞的抗腫瘤免疫活性更強。通過 transwell 系統研究發(fā)現，其他細胞群釋放的可溶性因子介導了 CD8(+) T 細胞效應功能的增強。T 細胞產生的可溶性效應因子作用于某些非 T/B 細胞亞群，繼而改善 CTLs的效應功能。IL3 在其中起到了介導 T 細胞和非 B/T 細胞互作的關鍵作用。（圖4）
為確定 IL3 的細胞靶點，作者從 Rag1 KO 小鼠脾臟中分離出不同細胞群進行評估，發(fā)現只有經 IL3 處理的 CD45(+)Lin(–)細胞培養(yǎng)基增強了 CD8(+) T 細胞的 IFNγ 產生。同樣，經 IL3 處理的瘤內來源 CD45(+)Lin(–)細胞的條件培養(yǎng)基增強了 CTL 的 IFNγ 產生和活力。
其中，嗜堿性粒細胞作為 CD45(+)Lin(-)白細胞的一個亞群，表達高水平的 IL3 受體，IL3 處理嗜堿性粒細胞可促進 CD8(+) T 細胞的 IFNγ 產生和活力。此外，補充 IL3 顯著增加了小鼠脾臟和腫瘤中的嗜堿性粒細胞數量，清除嗜堿性粒細胞則降低了 IL3 補充的抗腫瘤功效，從 B16-IL3 黑色素瘤荷瘤 Rag1 KO 小鼠脾臟中分離出的嗜堿性粒細胞能夠限制腫瘤生長。這些結果表明，IL3 激活的嗜堿性粒細胞在增強抗腫瘤免疫方面發(fā)揮關鍵作用。（圖5）
為更好地應對臨床上癌癥治療，作者還評估了化療藥物對IL3 表達或效應功能的影響，以及IL3介導的免疫細胞互作在黑色素瘤患者預后中的作用。以上數據表明，靶向 IL - 3 介導的細胞毒性 T 淋巴細胞-嗜堿性粒細胞互作機制，可能是增強抗腫瘤免疫和改善患者預后的一個有效途徑。（圖7）
研究方法亮點
這項工作深入探究了IL - 3 介導的細胞毒性 T 淋巴細胞 - 嗜堿性粒細胞串擾機制，綜合運用多種實驗模型和技術，包括細胞培養(yǎng)、動物實驗、基因工程、細胞分選和分子生物學檢測等，全面深入地揭示了 IL3 在腫瘤免疫中的復雜作用機制，為理解腫瘤免疫抑制提供了新的視角。
在該研究中，研究人員采用了瑞沃德生產的納米磁珠細胞分選產品。此外，瑞沃德還可提供的該研究所涉及的原代細胞提取、細胞純化等，腫瘤治療相關臨床前研究實驗技術的完整解決方案。截止目前，瑞沃德產品及服務覆蓋海內外 100 多個國家和地區(qū)，客戶涵蓋全球2500+醫(yī)院，1000+科研院所，6000+高等院校，已助力全球科研人員發(fā)表SCI文章14500+，獲得行業(yè)廣泛認可。
山東大學基礎醫(yī)學院魏健研究員在免疫學領域期刊《Cancer Immunology Research》發(fā)表最新研究成果“IL3-Driven T Cell–Basophil Crosstalk Enhances Antitumor Immunity”。文章系統地解析了 IL3 介導的細胞毒性 T 淋巴細胞-嗜堿性粒細胞互作機制，揭示了其在調節(jié)機體抗腫瘤免疫力中的關鍵作用。同時，研究結果還表明，利用 IL-3 或嗜堿性粒細胞可作為一種有希望的手段來優(yōu)化并增強癌癥免疫療法的療效，為癌癥免疫治療的發(fā)展提供了潛在方向。
作者利用 B16 黑色素瘤模型來探究腫瘤進展過程中 T 細胞的衰竭情況。隨著腫瘤的生長，PD1 和 TIM-3 的表達增加，而 T-bet 與效應細胞因子（IFNγ、TNFα 和 IL2）的產生減少，這表明在腫瘤生長過程中 T 細胞逐漸衰竭。同時，研究發(fā)現體外激活的 CD8(+)和 CD4(+) T 細胞表現出IL3高表達，且早期腫瘤中的 CD8(+)和 CD4(+) T 細胞的出現伴隨有大量 IL3 產生，但隨著腫瘤發(fā)展，IL3 逐漸減少。進一步實驗發(fā)現，在模擬 TME的低葡萄糖和持續(xù)激活條件下培養(yǎng) CD8(+) T 細胞，其 IL3 表達和分泌減少，說明 TME中的葡萄糖剝奪是導致 T 細胞在持續(xù)抗原刺激下 IL3 減少的一個重要因素。（圖1）
圖1. T 細胞的效應因子IL3 在腫瘤生長期間逐漸下降
作者進一步探究補充IL3是否能夠消除腫瘤生長。對荷瘤小鼠腹腔注射IL3 ，或對腫瘤細胞進行基因改造過表達 IL3，均顯著抑制腫瘤生長。即使只有1%的腫瘤細胞過表達 IL3，也能顯著抑制腫瘤生長，并且在轉移性黑色素瘤模型中，補充IL3減少了肝轉移結節(jié)的形成。此外，將過表達 IL3 的 OT1 細胞輸入到荷瘤小鼠中也能抑制腫瘤生長并延長宿主生存。這些數據表明，無論是單獨補充IL3 還是與 T 細胞作用相結合，都能有效控制腫瘤生長。（圖2）
圖2. IL3 補充有效地控制了腫瘤的生長
雖然 IL3 補充有效地抑制了腫瘤生長，但其機制尚不明確。作者探究發(fā)現，IL3 介導的抗腫瘤活性依賴于淋巴細胞的功能，在缺乏成熟 T 和 B 細胞的 Rag1 KO 小鼠中未觀察到這種抑制作用。清除掉小鼠模型中的 CTLs ，則消除了 IL3 對腫瘤生長的抑制和對生存的改善。這表明CTLs 在 IL3 介導的腫瘤控制中發(fā)揮關鍵作用。
作者進一步探索發(fā)現，補充IL3 可觀察到CTLs 的 CD44、T-bet、增殖標志物 Ki67、IFNγ 和 TNFα 表達增加，PD1 表達下降， TIM3 表達有一定程度的降低，但對顆粒酶 B 無影響。此外，IL3 處理的 CD8(+) T 細胞在代謝、效應功能、活力和體外抗腫瘤能力方面與對照組相似，這表明 IL3 并非直接作用于CD8(+) T 細胞增強其抗腫瘤免疫活性，而是通過間接機制發(fā)揮作用。（圖3）
圖3. IL3 間接增強 CTLs 抗腫瘤活性
作者團隊在研究期間發(fā)現，IL3介導的CTLs 抗腫瘤活性增強可能涉及中間細胞群的參與。與純化的 CD8(+) T 細胞（pCD8）相比，與脾細胞共培養(yǎng)的CD8(+) T 細胞（bCD8）表現出以糖酵解為主的代謝模式、 IFNγ 產生和存活能力增強，并且過繼轉輸到荷瘤小鼠中后，bCD8 OT1細胞的抗腫瘤免疫活性更強。通過 transwell 系統研究發(fā)現，其他細胞群釋放的可溶性因子介導了 CD8(+) T 細胞效應功能的增強。T 細胞產生的可溶性效應因子作用于某些非 T/B 細胞亞群，繼而改善 CTLs的效應功能。IL3 在其中起到了介導 T 細胞和非 B/T 細胞互作的關鍵作用。（圖4）
圖4. IL3 介導的 T 細胞和非 B/T 細胞的串擾
增強了 CD8+ T 細胞的抗腫瘤能力
（作者用到瑞沃德納米磁珠細胞分選系統分離純化CD8+T細胞）
增強了 CD8+ T 細胞的抗腫瘤能力
（作者用到瑞沃德納米磁珠細胞分選系統分離純化CD8+T細胞）
為確定 IL3 的細胞靶點，作者從 Rag1 KO 小鼠脾臟中分離出不同細胞群進行評估，發(fā)現只有經 IL3 處理的 CD45(+)Lin(–)細胞培養(yǎng)基增強了 CD8(+) T 細胞的 IFNγ 產生。同樣，經 IL3 處理的瘤內來源 CD45(+)Lin(–)細胞的條件培養(yǎng)基增強了 CTL 的 IFNγ 產生和活力。
其中，嗜堿性粒細胞作為 CD45(+)Lin(-)白細胞的一個亞群，表達高水平的 IL3 受體，IL3 處理嗜堿性粒細胞可促進 CD8(+) T 細胞的 IFNγ 產生和活力。此外，補充 IL3 顯著增加了小鼠脾臟和腫瘤中的嗜堿性粒細胞數量，清除嗜堿性粒細胞則降低了 IL3 補充的抗腫瘤功效，從 B16-IL3 黑色素瘤荷瘤 Rag1 KO 小鼠脾臟中分離出的嗜堿性粒細胞能夠限制腫瘤生長。這些結果表明，IL3 激活的嗜堿性粒細胞在增強抗腫瘤免疫方面發(fā)揮關鍵作用。（圖5）
圖5. IL3 激活的嗜堿性粒細胞
限制腫瘤生長并增強抗腫瘤免疫
作者進一步通過RNA-seq 和相關通路分析發(fā)現，IL3 處理的嗜堿性粒細胞的條件培養(yǎng)基增強 T 細胞的功效可能是由 IL4 級聯信號的激活引起的。IL3 處理會顯著增加嗜堿性粒細胞中 Il4 基因的表達， 使用中和抗體阻斷IL4則顯著削弱了 IL3 處理的嗜堿性粒細胞條件培養(yǎng)基對 CD8(+) T 細胞的作用。向Il4 基因敲除的小鼠模型注射IL3對腫瘤生長無影響。而IL4 處理則重塑 CD8(+) T 細胞的代謝，提高了其 IFNγ 產生和存活能力，并且過繼轉移 IL4 處理的 OT1 細胞顯著減少腫瘤體積。這些發(fā)現表明，IL3 處理后的嗜堿性粒細胞產生更多的 IL4 ，增強了 CTLs 介導的抗腫瘤免疫。（圖6）限制腫瘤生長并增強抗腫瘤免疫
圖6. IL3 誘導的嗜堿性粒細胞釋放的 IL4
促進 CTLs 效應功能和抗腫瘤免疫
促進 CTLs 效應功能和抗腫瘤免疫
為更好地應對臨床上癌癥治療，作者還評估了化療藥物對IL3 表達或效應功能的影響，以及IL3介導的免疫細胞互作在黑色素瘤患者預后中的作用。以上數據表明，靶向 IL - 3 介導的細胞毒性 T 淋巴細胞-嗜堿性粒細胞互作機制，可能是增強抗腫瘤免疫和改善患者預后的一個有效途徑。（圖7）
圖7. IL3 介導的 CTLs - 嗜堿性粒細胞互作的轉化潛力
研究方法亮點
這項工作深入探究了IL - 3 介導的細胞毒性 T 淋巴細胞 - 嗜堿性粒細胞串擾機制，綜合運用多種實驗模型和技術，包括細胞培養(yǎng)、動物實驗、基因工程、細胞分選和分子生物學檢測等，全面深入地揭示了 IL3 在腫瘤免疫中的復雜作用機制，為理解腫瘤免疫抑制提供了新的視角。
在該研究中，研究人員采用了瑞沃德生產的納米磁珠細胞分選產品。此外，瑞沃德還可提供的該研究所涉及的原代細胞提取、細胞純化等，腫瘤治療相關臨床前研究實驗技術的完整解決方案。截止目前，瑞沃德產品及服務覆蓋海內外 100 多個國家和地區(qū)，客戶涵蓋全球2500+醫(yī)院，1000+科研院所，6000+高等院校，已助力全球科研人員發(fā)表SCI文章14500+，獲得行業(yè)廣泛認可。
