Cancer Cell:韩大力/徐萌团队揭示肿瘤相关巨噬细胞调控CD8+T 细胞命运新机制

2021
05/28

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生物世界
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研究表明,肿瘤相关巨噬细胞是诱导T细胞功能失调的主力军之一。


靶向免疫检查点PD-1的抗体疗法可高效恢复CD8+ T细胞功能,使其在多种类型肿瘤治疗中取得了很好的疗效。但是,仍有大部分病人不能有效响应免疫检查点阻断疗法,其中一个重要原因是肿瘤中功能失调的T细胞不可被逆转。


研究表明,肿瘤相关巨噬细胞是诱导T细胞功能失调的主力军之一。然而,巨噬细胞的功能异质性和可塑性很高,而这种状态和功能的可塑性可以通过表观转录组的动态变化来实现。作为真核细胞中mRNA上丰度最高的修饰类型,m6A可以通过影响mRNA的稳定性及翻译效率等过程实现精确的转录后调控。近期的工作指出,m6A修饰水平及m6A修饰酶的表达水平在多种类型肿瘤中处于失调状态。


然而,m6A修饰是否参与调控肿瘤微环境中免疫细胞的功能并且诱导抑制性免疫微环境进而诱导T细胞功能失调,仍然值得进一步探究。


2021年5月20日,清华大学免疫研究所徐萌团队联合中科院北京基因组研究所韩大力团队,在 Cancer Cell 期刊发表了题为:The loss of RNA N6-adenosine methyltransferase Mettl14 in tumor-associated macrophages promotes CD8+ T cell dysfunction and tumor growth 的研究论文。


该研究揭示了特定肿瘤相关巨噬细胞亚群通过表观转录组层面调控CD8+ T细胞功能的新机制:m6A甲基化酶METTL14在C1q+ 巨噬细胞中的丧失,导致巨噬细胞中Ebi3转录本上m6A修饰的降低和EBI3表达量的增加,进而诱导肿瘤浸润的CD8+ T细胞的功能失调。



这项研究发现,肿瘤相关巨噬细胞中存在一类C1q+巨噬细胞亚群,通过表面的免疫调节受体和T细胞相互作用。有趣的是,C1q+巨噬细胞亚群中富集和m6A修饰相关的基因例如Mettl14。


进一步探究m6A修饰在巨噬细胞中的作用发现,在巨噬细胞中特异性敲除Mettl14的小鼠抗肿瘤能力低于野生型小鼠,肿瘤浸润的CD8+ T细胞比例显著下降。单细胞测序数据表明,与野生型对照组相比,巨噬细胞中Mettl14的缺失可导致免疫微环境中浸润的效应性CD8+ T细胞和耗竭性T细胞前体细胞显著减少,而活化异常且功能失调的中间态CD8+ T细胞显著增多。


功能验证进一步说明,巨噬细胞中Mettl14的缺失导致CD8+ T细胞的杀伤性功能下降,并且上调表达共抑制性受体。这些结果说明Mettl14缺失的巨噬细胞打破了CD8+ T细胞分化的平衡,即抑制效应性CD8+ T细胞的活化而促使CD8+ T细胞功能失调。


通过整合分析野生型和Mettl14缺失的肿瘤相关巨噬细胞的m6A-seq和RNA-seq数据,发现Ebi3 mRNA上的m6A修饰水平在Mettl14缺失的巨噬细胞中显著降低,Ebi3 mRNA水平和蛋白表达水平显著提高。EBI3中和抗体通过挽救Mettl14条件性敲除小鼠中CD8+ T细胞的杀伤性功能,显著提高其抗肿瘤能力。


结果表明,Mettl14缺失的巨噬细胞通过提高EBI3的表达量诱导CD8+ T细胞功能失调。接下来,为了探究上述结论是否适用于病人肿瘤样本,研究者首先使用多色免疫组织化学染色技术发现结肠癌病人的肿瘤样本中巨噬细胞与CD8+ T细胞的临近位置关系。


除此之外,肿瘤基质中METTL14的表达量与m6A修饰水平以及CD8+ T细胞的浸润呈正相关关系。肿瘤基质的m6A修饰水平高的病人与m6A修饰水平低的病人相比,肿瘤基质中浸润的CD8+ T细胞效应性功能更好。



综上,本研究报道了巨噬细胞中Mettl14的缺失会导致EBI3表达量的上调,促使CD8+ T细胞功能失调的新机制。研究表明m6A修饰在表观转录层面调控巨噬细胞的免疫调节功能,强调了巨噬细胞功能可塑性可通过表观转录动态变化实现精准调控。

研究团队提出,靶向Mettl14下游的可抑制CD8+ T细胞功能的分子,例如EBI3,有望减弱CD8+ T细胞功能失调并提高现有PD-1/PD-L1阻断抗体疗法的响应率。

清华大学徐萌团队的2017级博士生董丽辉,中国科学院北京基因组研究所韩大力团队博士生陈传远张亚伟为论文的共同第一作者,清华大学徐萌研究员和中国科学院北京基因组研究所韩大力研究员为该论文的共同通讯作者。该研究得到了国家重点研发计划、中国科学院战略性先导科技专项、国家自然基金、北京市自然科学基金、以及清华-北大生命联合中心等项目的支持。

论文链接:
https://www.cell.com/cancer-cell/fulltext/S1535-6108(21)00224-5


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关键词:
巨噬细胞,肿瘤,机制,调控,失调

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