IL-6/STAT3/SOCS通路调控乳腺癌髓系来源抑制细胞（MDSCs）生成和免疫抑制活性的机制研究

Myeloid derived suppressor cells(MDSCs) promote cancer invasion and metastasis by inhibiting tumor infiltrated T lymphocytes and inducing immune eacape. Our previous studies demonstrated that poorly differentiated MDSCs were identified in breast cancer tissues, in which abnormal activation of the STAT3/IDO pathway mediates MDSCs-induced T cells immunosuppresion and promotes lymph node metastasis of breast cancer.Proinflammatory cytokine IL-6 was proved to be the key trigger of dysfunctional activation of the STAT3/IDO pathway in MDSCs, but the concrete mechanisms were unclear. Therefore, in this study, we will first compare the correlation between tumor-derived IL-6 and MDSCs in breast cancer tissues. Then, we will investigate the molecular events and underlying mechanisms manipulating the dysregualtion of the IL-6/STAT3/SOCS pathway. Afterward, we will elucidate the IL-6/STAT3/SOCS pathway-mediated regulation on MDSCs development and immuno- suppressive activity both in vivo and vitro using RNA interference and gene knockout models, in order to screen potential target therapies for inhibiting MDSCs and decreasing breast cancer metastasis.

髓系来源抑制细胞(MDSCs)通过抑制肿瘤浸润T淋巴细胞,诱导免疫逃逸而促进肿瘤侵袭和转移。我们前期研究发现乳腺癌组织中存在一群低分化MDSCs，其STAT3/IDO途径的异常活化介导MDSCs的T细胞免疫抑制活性，并促进乳腺癌淋巴结转移。体外实验证实炎性因子IL-6是调控MDSCs中STAT3/IDO途径异常活化的关键启动因子，但具体机制不清。本研究首先比较肿瘤源性IL-6与乳腺癌原位MDSCs数量、分布、因子释放和免疫活性之间相关性；其次围绕三个关键信号节点深入挖掘乳腺癌MDSCs中导致IL-6/STAT3/SOCS通路失调的主要分子事件，利用目标序列捕获测序、甲基化特异性PCR和基因芯片技术研究SOCS负调控障碍的分子机制；最后通过RNA干扰和基因敲除模型阐明IL-6/STAT3/SOCS通路失调对MDSCs生成和免疫活性的调控作用，并筛选抑制MDSCs和减少转移的抗乳腺癌靶向治疗。

髓系来源抑制细胞（MDSCs）在肿瘤发生发展中起重要作用。研究表明在多种恶性肿瘤中IL-6参与调控MDSCs，但具体的分子机制并没有被完全揭示。在我们前期研究中，我们发现MDSCs通过IL-6诱导STAT3/IDO信号通路活化发挥对T细胞的免疫抑制活性，但具体的作用分子机制并不清楚。因此该研究的目的主要是阐明IL-6信号通路调控STAT活化的具体分子机制。首先我们在原位乳腺癌组织中发现，IL-6促进MDSCs浸润，两者呈正相关关系，均提示不良预后。体外实验发现肿瘤源性IL-6促进MDSCs生成和T细胞免疫抑制活性，该过程可通过阻断IL-6/STAT3通路而逆转。在体外诱导的MDSCs中存在IL-6依赖性的SOCS3表达缺失和JAK1、JAK2、TYK2、STAT1和STAT3蛋白的高度磷酸化，阻断IL-6信号后，以上过程被抑制。MDSCs中可溶性IL-6R（sCD126）表达升高，而sCD126介导的trans信号通路参与调控MDSCs中SOCS3的表达缺失和JAK/STAT信号通路的活化。与人乳腺癌MDSCs类似，在IL-6高表达的4T1乳腺癌小鼠模型中发现一群表型为CD11b+Gr-1-F4/80-MHCII- 的MDSCs，该群MDSCs比经典的MDSCs具有更强的免疫抑制活性，而肿瘤源性IL-6通过诱导髓系细胞分化障碍而促进MDSCs生成。该群MDSCs中存在SOCS3的表达缺失及JAK/STAT3信号通路的持续活化，降低肿瘤源性的IL-6可以逆转上述过程。上述结果提示肿瘤源性的IL-6介导的SOCS3的表达缺失是MDSCs生成的主要分子机制。为了进一步揭示SOCS3对于MDSCs的影响，我们构建了髓系特异性SOCS3敲除小鼠（SOCS3MyeKO鼠），结果显示特异性敲除髓系SOCS3后，SOCS3MyeKO鼠的骨髓细胞中MDSCs的比例显著升高，且具有和肿瘤组织原位MDSCs相似的免疫抑制活性，提示SOCS3缺陷在MDSCs生成及免疫抑制活性中发挥着重要作用。对4T1荷瘤鼠给予IL-6RAb和JSI-124的治疗可以显著减少MDSCs生成，逆转其免疫抑制活性，延缓肿瘤生长及减少肺转移。因此IL-6/JAK/STAT3通路可以作为提高乳腺癌预后的潜在治疗靶点。