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研究人员确定了癌症和妊娠中抑制免疫系统的共同分子机制

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时间:2024-07-17

在最近发表在《Cell》杂志上的一项研究中,一组研究人员阐明了癌症和妊娠中共同的免疫耐受机制,重点研究了孕激素诱导的 B7 同源物4 (B7- h4) (一种免疫检查点蛋白) 作为肿瘤胎儿免疫耐受检查点的作用 (允许癌症和胎儿细胞免疫共存的机制)。

研究背景

免疫检查点阻断 (ICB) 在各种癌症中引起持久的反应;然而,由于关键的免疫调节机制在肿瘤微环境 (TME) 中促进抑制网络,大多数患者对当前的免疫治疗没有反应。这导致癌症免疫逃避和对免疫检查点阻断的抵抗。

妊娠是探索免疫耐受的理想模型,与癌症共享关键的免疫抑制途径,包括程序性死亡配体1 (PD-L1)、人白细胞抗原g (HLA-G)、吲哚胺2,3-双加氧酶(IDO)和 Tregs。B7-H4 靶向治疗癌症和妊娠相关免疫耐受的机制和治疗潜力有待进一步研究。

关于研究

在动物实验中,采用醋酸甲孕酮 (MPA) 和 7,12-二甲基苯[a]蒽 (DMBA) 诱导自发性肿瘤模型。将年龄匹配的雌性野生型 (WT) 和 B7-H4−/− 小鼠皮下植入含有缓释 MPA 的微丸。小鼠每周灌胃 DMBA 1 mg,共 6 次。

监测肿瘤生长情况,记录可评估的肿瘤数量。用卡尺测量肿瘤尺寸,计算肿瘤面积。监测无肿瘤生存期和总生存期。为了建立可移植的肿瘤,从肿瘤结节中分离原代细胞,并皮下接种到 WT 小鼠体内传代。这些细胞被用来建立皮下移植肿瘤,用于米非司酮 (RU486)、BD-9136 或抗pd - l1 治疗模型。

将小鼠随机分为治疗组,监测无肿瘤生存和总生存。小鼠子宫内膜上皮细胞 (MEECs) 上 B7-H4 的表达通过给药 RU486 和收获子宫分离细胞来检测。

在妊娠模型中,将雌性 C57BL/6 (WT) 和 B7-H4−/−小鼠分别与雄性 Bagg Albino、C系(BALB/ C)(实验室小鼠常见近交系)和 C57BL/6 小鼠进行异基因和同基因交配。在妊娠第 13.5 天对孕鼠实施安乐死,记录全胎数和再吸收胎数。计算胎儿吸收率。分化簇 (CD4) 和 CD8 T细胞 (识别和破坏感染细胞或癌细胞的淋巴细胞) 被特异性抗体耗尽,并通过流式细胞术证实了耗尽效率。胚胎移植是通过用妊娠母马血清促性腺激素 (PMSG) 和人绒毛膜促性腺激素 (hCG) 处理 WT 和 B7-H4−/−雌性小鼠,与各自的雄性交配,并将两细胞胚胎移植给受体小鼠进行的。在妊娠第 13.5 或 14.5 天检查妊娠结局。

研究结果

为了探索以前未被认识的肿瘤胎儿免疫耐受机制,交叉分析了来自不同 TME 和胎盘的 14 个单细胞 RNA 测序 (scRNA-seq) 数据集,重点分析了肿瘤和滋养细胞的 “非自体” 细胞成分。考虑到主要组织相容性复合体 (MHC) 和辅助分子在免疫应答中的重要性,我们评估了 MHC、关键 B7 家族成员和 TNF 家族成员的表达模式。

该分析证实了先前报道的在肿瘤和滋养细胞中表达的关键基因。例如,在肿瘤细胞中发现高纤维蛋白原样蛋白1 (FGL1)表达,在胎盘滋养细胞中发现高 HLA-G 表达。有趣的是,B7-H4 V-Set Domain Containing T Cell Activation Inhibitor 1 (VTCN1) 在 TME 和胎盘滋养层细胞的肿瘤细胞中被列为高表达的基因。因此,B7-H4 转录本在 TME 和胎盘的主要细胞成分中均有表达。

将分析扩展到肿瘤免疫单细胞中心2 (TISCH2)数据库,比较 B7-H4 和 PD-L1 (B7-H1, CD274)的表达模式。B7-H4 主要在肿瘤细胞中表达,而包括髓系细胞在内的不同细胞类型均广泛表达 PD-L1。在许多癌症类型中,B7-H4 转录物水平最高的是源于女性生殖器官的癌症,如乳腺癌和卵巢癌。

该 scRNA-seq 数据分析与来自癌症基因组图谱 (TCGA) 的大量 RNA-seq 数据一致,显示乳腺癌、卵巢癌和子宫内膜癌中 B7-H4 转录物水平最高。乳腺癌和子宫内膜癌中检测到高水平的 B7-H4 蛋白,宫颈癌中检测到中等水平的 B7-H4 蛋白。因此,B7-H4 转录物和蛋白在泛妇科癌症中高度表达。

在母胎界面,B7-H4 主要由滋养细胞表达。人类滋养细胞由解剖学和功能上不同的亚群组成,包括绒毛外滋养细胞 (EVTs)、绒毛细胞滋养细胞 (vct)和合胞滋养细胞 (SCT)。我们分析了人类妊娠早期滋养细胞亚群中 B7-H4 转录本的表达,这是建立母胎免疫耐受的关键阶段。HLA-G 主要在 evt 中表达,CD274 在 evt 和 SCT 中表达,VTCN1 在所有三个滋养细胞亚群中表达。在体外分化的 evt 中也检测到 VTCN1 转录本。

免疫组化 (IHC) 染色显示,人妊娠早期受胎细胞 (POCs) 的 HLA-G+ evt 表达 B7-H4 蛋白。多重免疫组化染色显示 B7-H4 和 HLA-G 在 evt 中同时表达。滋养细胞 JEG-3 (人胎盘绒毛膜癌细胞系) 也同时表达 HLA-G 和 B7-H4。vct 和 SCT 表达不同水平的 B7-H4 蛋白。与先前的报道一致,羊膜上皮细胞也表达 B7-H4,在人母胎界面提供了另一种 B7-H4+ 细胞类型。

研究结论

综上所述,免疫耐受对于癌症进展和对ICB的抵抗以及怀孕期间胎儿的成功发育都是至关重要的。一些免疫抑制途径,如 PD-L1、HLA-G、吲哚胺2,3-双加氧酶(IDO)和 Tregs,在 TME 和胎盘之间是共享的。

本研究确定 B7-H4 是一个以前未被识别的由孕激素信号驱动的肿瘤胎儿免疫耐受检查点。B7-H4 支持 TME 和母胎界面的局部免疫抑制,确保这些部位在癌症进展和妊娠期间保持免疫特权。这种分子调控有助于更广泛的细胞免疫抑制网络,这对两种情况下的免疫耐受至关重要。

期刊参考

  • Yu et al., Progestogen-driven B7-H4 contributes to onco-fetal immune tolerance, Cell (2024). DOI: 10.1016/j.cell.2024.06.012
    https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(24)00652-4

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