吲哚胺双加氧酶干扰肿瘤相关巨噬细胞表型与功能逆向转化的机制研究

新近研究表明，巨噬细胞活化后据其表型与功能特征可分为M1与M2两种类型。肿瘤相关巨噬细胞（TAM）属于M2型巨噬细胞，并具有向M1型分化的潜能。M1型巨噬细胞对肿瘤细胞有强烈杀伤作用，而TAM却密切介入了肿瘤的发生发展、侵袭转移及血管和淋巴管生成。因此，充分调动TAM的分化潜能，促其向M1型巨噬细胞转化，重建其肿瘤杀伤功能，是一项理想的肿瘤免疫治疗新策略。但目前成功诱导TAM表型转化尚无重大突破。我们前期研究发现：TAM向M1转化的过程可因吲哚胺双加氧酶（IDO）介导的色氨酸耗竭等机制所抑制，而IDO特异性抑制剂1-甲基色氨酸（1-MT）则可迅速解除其抑制效应。据此，本课题拟在建立体内、外诱导巨噬细胞转化模型的基础上，解析IDO干扰TAM向M1型巨噬细胞转化的分子机制，阐明其过程中的核心环节及关键分子，并评价通过抑制IDO及其关键分子的策略，促进TAM表型与功能逆向转化的有效性和可行性。

肿瘤相关巨噬细胞多具有M2 型巨噬细胞的表型和功能，提示肿瘤组织存在促使巨噬细胞向M2 型巨噬细胞分化的特殊微环境，但确切的机制目前尚不清楚。如何能够有效促使TAM 向M1 型巨噬细胞转化，重建其提呈肿瘤抗原、介导T 细胞应答以及直接杀伤肿瘤的功能是当今肿瘤免疫治疗的热点问题。本研究采用体外模拟的肿瘤微环境，围绕在肿瘤组织中大量表达的Nodal 和吲哚胺2,3-双加氧酶（IDO），分别探讨了二者对巨噬细胞表型和功能的影响和调控机制，这些结果为制定以肿瘤相关巨噬细胞为靶标的新型肿瘤免疫治疗手段提供了实验依据和理论基础。本研究的主要研究成果包括：1. 利用shRNA 干扰技术，成功建立稳定干扰Nodal 表达的A375 细胞株，.为进一步阐明Nodal 在肿瘤相关巨噬细胞极化中的作用提供了工具细胞；2. 三种不同来源的人肿瘤细胞株（黑色素瘤细胞A375、前列腺癌细胞PC3和肺腺癌细胞A549）的培养上清制备的条件培养基（CM）可诱导THP-1 巨噬细胞趋向于M2 型巨噬细胞转化；3. Nodal 特异性受体抑制剂SB431542 和Nodal 的中和抗体阻断Nodal 信号后能够逆转由CM 诱导的M2 的分子表型向M1 型巨噬细胞转化，并且不同程度的恢复了IL-12 的表达；4.Nodal 诱导骨髓来源的小鼠巨噬细胞向M2/TAM 表型极化，表现为IL-12的分泌显著下调；M1型表面分子的表达下降；而M2型表面分子的表达上调；Nodal 还影响了巨噬细胞的功能，包括吞噬能力增强和抑制T 细胞增殖；5. 吲哚胺2,3 双加氧酶（IDO）可以诱导分化的THP-1 细胞发生极化，当在细胞内过表达IDO 时，THP-1 细胞向M2 型转化；与此相反，当在细胞内瞬时干扰IDO 时，THP-1 细胞向M1 型转化。 本课题首次发现并证实了Nodal 参与了肿瘤微环境诱导巨噬细胞向M2 型转化的过程，封闭Nodal 分子可以逆转肿瘤相关巨噬细胞的表型，促其向M1 转化。该结果提示我们，肿瘤微环境中的Nodal 有可能成为临床上对肿瘤进行免疫治疗的一个新的靶点；目前认为IDO 高表达是导致机体对肿瘤免疫耐受的重要因素之一，我们证明IDO 的过表达可以诱导巨噬 细胞向M2 型转化，这可能是IDO 发挥其免疫耐耐受的途径之一，为解除以IDO 介导的肿瘤免疫耐受的免疫治疗提供了一个新的思路。