孙强/黄红艳/骆天治团队合作发现免疫杀伤新模式：异质性Cell-in-cell结构介导的胞内杀伤

Cell-in-cell 结构是指一个或多个细胞存在于另外一个细胞内的独特结构，研究表明 Cell-in-cell 结构广泛存在于人类肿瘤组织中并与肿瘤发生发展密切相关【1】。根据形成的细胞类型不同，Cell-in-cell 结构可分为同质性 cell-in-cell 结构（主要由肿瘤细胞之间形成）和异质性 Cell-in-cell 结构（主要由肿瘤细胞内化免疫细胞形成）。

Cell-in-cell 结构通常介导内部细胞发生不同于凋亡、坏死等常规死亡方式的新型程序性细胞死亡，被国际细胞死亡命名协会纳入细胞死亡推荐名录。因此，有学者提出肿瘤细胞可以通过内化免疫细胞形成异质性 Cell-in-cell 结构介导内部细胞死亡，促进免疫逃逸。但是，目前并无直接证据证明上述观点，异质性 Cell-in-cell 结构与肿瘤免疫之间的关系需进一步证明。

2022年4月19日，军事科学院军事医学研究院生物工程研究所孙强研究员团队等在 Cell Discovery 期刊发表了题为：Cell-in-cell structure mediates in-cell killing suppressed by CD44 的论文【2】。

研究团队对肿瘤细胞内化免疫细胞形成异质性 Cell-in-cell 结构进行动态追踪和分析研究，并就 CD44 分子调控异质性 Cell-in-cell 结构形成的机制和对肿瘤生长的影响进行了系统研究。提出了免疫杀伤新模式：即免疫细胞通过钻入肿瘤细胞形成异质性 Cell-in-cell 结构，从而从内部杀伤肿瘤细胞（in-cell killing），该杀伤方式具有比传统胞外杀伤（kiss-killing）更强的杀伤活性（~8倍）；更为重要的是，靶向封闭促癌分子 CD44 可以促进异质性 Cell-in-cell 结构形成，进而增强免疫杀伤、抑制肿瘤生长。

研究团队首先将一组肝癌细胞系分别与 CCRF-CEM 细胞共孵育检测其异质性 Cell-in-cell 结构形成率，随后在此基础上应用活细胞动态示踪技术以 emperitosis（肿瘤细胞内化NK细胞形成的一种异质性cell-in-cell结构）为模型探究异质性 Cell-in-cell 结构形成率与免疫杀伤之间的关系。结果显示，异质性 Cell-in-cell 结构形成能力与免疫杀伤正相关，并且异质性 Cell-in-cell 结构介导的新型免疫杀伤模式-胞内杀伤具有比传统胞外杀伤更强的杀伤活性（~8倍）（图1）。进一步研究结果表明，内部 NK 细胞产生的 granzyme B 参与了异质性 Cell-in-cell 结构介导的胞内杀伤肿瘤细胞作用。

图1 异质性 Cell-in-cell 结构介导的胞内杀伤

为了进一步研究异质性 Cell-in-cell 结构形成的调控机制，研究团队系统筛选与异质性 Cell-in-cell 结构形成相关的差异表达基因，发现促癌分子 CD44 在肿瘤细胞中表达水平与异质性 Cell-in-cell 结构形成负相关。利用遗传学和动态显微成像追踪等技术，研究者发现，靶向封闭促癌分子 CD44 可以抑制 RhoA 分子表达，同时促进 Rac1，N-cadherin 和 β-catenin 分子表达使得肿瘤细胞粘附能力增强且细胞刚性减弱，最终促进异质性 Cell-in-cell 结构形成进而增强胞内杀伤活性（图2）。小鼠体内实验结果表明，靶向封闭 CD44 促进异质性 Cell-in-cell 结构形成可以通过增强胞内杀伤显著抑制肿瘤生长。

图2 CD44调控异质性cell-in-cell结构介导胞内杀伤模式图

综上，该研究揭示了免疫细胞杀伤靶细胞的一种全新途径，为靶向增强异质性 Cell-in-cell 结构介导的胞内杀伤发展新型免疫治疗策略提供了实验室证据。

该研究是军事科学院军事医学研究院生物工程研究所孙强研究员及其研究团队在 Cell-in-cell 结构研究领域的又一重大发现。2020，该研究团队在 Signal Transduction and Targeted Therapy 上发表了题为：Identification and validation of heterotypic cell-in-cell structure as an adverse prognostic predictor for young patients of resectable pancreatic ductal adenocarcinoma 的论文【3】，在国际上首次报道了基于荧光多标技术的胰腺导管癌中 Cell-in-cell 结构亚型的定量分析，发现由肿瘤细胞内化免疫细胞形成的异质性 Cell-in-cell 结构是人胰腺导管癌不良预后相关的独立预测因素，尤其是对年轻女性病人预测效力最强，优于传统的组织学分级和 TNM 分期。2021年，在 Cell death ＆ Differentiation 上发表了题为：p53-dependent elimination of aneuploid mitotic offspring by entosis 的论文【4】，系统揭示了 Cell-in-cell 结构的重要生物学功能，即有丝分裂阻滞后产生的非整倍体子代细胞钻入邻近细胞形成 Cell-in-cell 结构，进而被清除以维持上皮稳态，抑制肿瘤发生。

这篇最新论文的第一作者为军事科学院军事医学研究院生物工程研究所与中国科学技术大学联合培养博士研究生苏艳。首都医科大学附属北京世纪坛医院的黄红艳主任医师以及中国科学技术大学的骆天治教授，军事科学院军事医学研究院生物工程研究所孙强研究员为该论文的通讯作者。

论文链接：

https://www.nature.com/articles/s41421-022-00387-1

参考文献 ：

1.Fais S, Overholtzer M. Cell-in-cell phenomena in cancer. Nat Rev Cancer. 2018 Dec;18(12):758-766. doi: 10.1038/s41568-018-0073-9.

2.Su Y, Huang H, Luo T, Zheng Y, Fan J, Ren H, Tang M, Niu Z, Wang C, Wang Y, Zhang Z, Liang J, Ruan B, Gao L, Chen Z, Melino G, Wang X, Sun Q. Cell-in-cell structure mediates in-cell killing suppressed by CD44. Cell Discov. 2022 Apr 19;8(1):35. doi: 10.1038/s41421-022-00387-1.

3.Huang H, He M, Zhang Y, Zhang B, Niu Z, Zheng Y, Li W, Cui P, Wang X, Sun Q. Identification and validation of heterotypic cell-in-cell structure as an adverse prognostic predictor for young patients of resectable pancreatic ductal adenocarcinoma. Signal Transduct Target Ther. 2020 Oct 20;5(1):246. doi: 10.1038/s41392-020-00346-w.

4.Liang J, Niu Z, Zhang B, Yu X, Zheng Y, Wang C, Ren H, Wang M, Ruan B,   Qin H, Zhang X, Gu S, Sai X, Tai Y, Gao L, Ma L, Chen Z, Huang H, Wang X, Sun Q. p53-dependent elimination of aneuploid mitotic offspring by entosis. Cell Death Differ. 2021 Feb;28(2):799-813. doi: 10.1038/s41418-020-00645-3.