2021年1月15日，中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究所黃波團(tuán)隊(duì)在Cancer Research發(fā)表了“Cell Softness Prevents Cytolytic T-cell Killing of Tumor-Repopulating Cells”的論文。研究報(bào)道了在較軟的腫瘤再生細(xì)胞(TRC)中，肌動(dòng)蛋白較少，通過MYH9介導(dǎo)的穿孔素成孔力較小，從而影響穿孔素在TRCs中成孔，使較軟的TRCs難以被T細(xì)胞殺死。
目前PD-1阻斷抗體和CAR-T治療在臨床上取得了前所未有的成功，接受治療的患者的最初治療效果非常好，但癌癥患者的復(fù)發(fā)率仍然很高。這表明腫瘤細(xì)胞亞群可能能夠逃避T細(xì)胞殺傷，或?qū)細(xì)胞殺傷具有內(nèi)在抵抗力。然而，到目前為止，潛在的機(jī)制仍然是個(gè)謎。已經(jīng)提出的一些機(jī)制，如MHC I類的下調(diào)、抑制性受體的上調(diào)和/或可溶性免疫抑制分子的分泌，可以解釋腫瘤細(xì)胞如何避免T細(xì)胞識(shí)別和隨后的攻擊，但是這些理論都沒有直接解決某一腫瘤細(xì)胞亞群可以通過不同機(jī)制抵抗T細(xì)胞介導(dǎo)的殺傷的可能性。我們以前的研究已經(jīng)證明，CTL很難殺死腫瘤再生細(xì)胞（TRC）。有趣的是，腫瘤細(xì)胞和TRCs都能被CTL識(shí)別，這表明T細(xì)胞殺傷的抗性是由T細(xì)胞功能受損以外的機(jī)制介導(dǎo)的。穿孔素和顆粒酶是CTL殺傷腫瘤細(xì)胞的重要途徑。在識(shí)別腫瘤細(xì)胞之后，T細(xì)胞釋放穿孔素，穿孔素在靶細(xì)胞膜上形成孔隙，允許顆粒酶進(jìn)入細(xì)胞，從而引發(fā)細(xì)胞凋亡。腫瘤細(xì)胞在這個(gè)階段是否能逃避T細(xì)胞的殺傷還沒有很好的證據(jù)。
在本研究中，我們發(fā)現(xiàn)TRCs通過破壞穿孔素孔形成的機(jī)械軟化機(jī)制逃避CTL殺傷，而細(xì)胞柔軟性的下調(diào)（即細(xì)胞硬度的上調(diào)）通過允許穿孔素介導(dǎo)的孔形成增強(qiáng)了TRCs的CTL殺傷。穿孔素可以與某些膜相關(guān)蛋白相互作用，從而與MYH9結(jié)合并由于其構(gòu)象的變化而提高ATPase的酶活性。因此，由ATP釋放的能量產(chǎn)生的收縮力增強(qiáng)，從而推動(dòng)肌動(dòng)蛋白絲。結(jié)果，相反的力增加，并通過MYH9轉(zhuǎn)移到穿孔素。我們認(rèn)為對(duì)于僵硬的腫瘤細(xì)胞，穿孔素-MYH9相互作用會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的反作用力，進(jìn)而影響和改變穿孔素的構(gòu)象，從而觸發(fā)隨后的化學(xué)過程。相反，對(duì)于軟性腫瘤細(xì)胞，這種相互作用會(huì)產(chǎn)生微弱的反作用力，這種反作用力不能改變其構(gòu)象，因此不能觸發(fā)隨后的化學(xué)過程。此外，雖然傳統(tǒng)上認(rèn)為MYH9受肌球蛋白輕鏈調(diào)控，但本研究表明MYH9可能受穿孔素的機(jī)械調(diào)控，從而繞過化學(xué)信號(hào)觸發(fā)的肌球蛋白輕鏈調(diào)控。
本研究的另一個(gè)重要方面是報(bào)道了原子力顯微鏡（AFM）的方法來觀察免疫細(xì)胞和腫瘤細(xì)胞質(zhì)膜上的孔隙。我們發(fā)現(xiàn)，穿孔素在硬細(xì)胞中容易形成較多的孔隙，而在軟細(xì)胞中則難以形成孔隙。用Jas使軟細(xì)胞變硬會(huì)使穿孔素在軟細(xì)胞中形成更大的孔隙。已有研究報(bào)道Jas通過靶向肌動(dòng)蛋白骨架而具有抗腫瘤作用。然而，鑒于肌動(dòng)蛋白細(xì)胞骨架的基本功能，Jas治療可能會(huì)引起副作用。本研究為Jas聯(lián)合T細(xì)胞免疫治療在低劑量、低副作用的條件下產(chǎn)生更好的抗腫瘤效果提供了一個(gè)契機(jī)。
本研究揭示了細(xì)胞柔軟性是TRCs逃避T細(xì)胞殺傷的基本機(jī)制。這可能為CAR-T細(xì)胞或PD-1阻斷治療的患者惡性細(xì)胞免疫逃逸提供了一個(gè)潛在的解釋。這一機(jī)制的闡明提供了深入了解為什么臨床腫瘤復(fù)發(fā)后存在有效的免疫治療。目前，利用腫瘤干細(xì)胞（CSC）特異性抗原誘導(dǎo)抗CSC T細(xì)胞免疫的T細(xì)胞療法具有更好的靶向性，如果與僵硬增強(qiáng)劑結(jié)合，可能會(huì)更好地殺傷CSC。基于我們的發(fā)現(xiàn)，有可能開發(fā)出有前途的方法來攻擊那些難治性的干細(xì)胞樣腫瘤細(xì)胞。
本研究工作得到中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院醫(yī)學(xué)與健康科技創(chuàng)新工程（2016-I2M-1-007）等項(xiàng)目的資助。基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究所黃波教授為論文通訊作者，劉玉英副研究員（基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究所）、張?zhí)裾娌┦可ɑA(chǔ)醫(yī)學(xué)研究所）、張海增教授（中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院腫瘤醫(yī)院）為論文的共同第一作者。
論文鏈接：https://cancerres.aacrjournals.org/content/81/2/476
