肿瘤特异性CD4+ T细胞在黑色素瘤转移模型中的免疫功能及分化机制研究

Tumor metastasis has been a most difficult problem in tumor-therapy, however, there is less research studying the immunologic function of T cells in tumor metastasis. Compared with tumor in situ, the public reports about .tumor-metastasis therapies using adoptive transfer specific CD4+ T cells has been limited, one of most important reason is that it's unclear the immunologic function as well as differentiation mechanism of these T cells in anti-tumor metastasis process. In this study, using melanoma lung/liver metastasis as mice model, firstly found that melanoma metastasis could be rescued by tumor-antigen specific CD4+ T cells. Moreover, the percentage and antineoplastic function of specific CD8+ T cells in tumor tissue has been significantly promoted after adoptive transfer therapy. These results remind us that tumor-antigen specific CD4+ T cells play a vital role in controlling tumor metastasis. In this study, we performed a systemic analysis differentiation fate, molecule regulation web and antineoplastic function of specific CD4+ T cells, which combined with conditional gene deficient mice and ATAC-seq technology. This research may discover the important mechanism of specific CD4+ T cells in anti-tumor metastasis process, which will be beneficent for conducting more precise immunotherapy in preventing tumor metastasis.

肿瘤细胞的转移已经成为攻克癌症难题中最大的障碍之一，而T细胞在肿瘤转移中的免疫功能研究相对较少。相对原位肿瘤，应用过继转输肿瘤特异性CD4+ T细胞治疗肿瘤转移的研究鲜有报道，很重要的原因是对这群细胞在抗肿瘤转移中的免疫功能及分化机制并不清楚。本研究以小鼠黑色素瘤肺／肝转移为模型，首次发现过继转输肿瘤特异性CD4+ T细胞能够非常有效的抑制肿瘤转移。经过治疗的小鼠转移灶局部特异性CD8+ T细胞的比例和抗肿瘤能力得到显著性增加。以上结果提示，肿瘤特异性CD4+ T细胞在抗肿瘤转移中可能发挥着至关重要的作用。本研究拟结合流式细胞术，条件性基因敲除小鼠和ATAC-seq技术等对这群特异性CD4+ T细胞在抗肿瘤免疫中的分化命运、分子调控网络及抗肿瘤转移功能进行系统性研究。本研究有可能揭示特异性CD4+ T细胞在抗肿瘤转移中发挥功能的重要机制，有助于采取更精准的免疫治疗策略来预防及治疗肿瘤转移。

本项目利用表达肿瘤模式抗原的黑色素瘤B16(F10)-gp 细胞株建立小鼠的肿瘤转移模型，探究肿瘤特异性Smarta-CD4+ T 细胞在肿瘤转移中的免疫功能和可能的机制。本研究主要有以下发现，第一，过继回输了肿瘤特异性CD4+ T 细胞的荷瘤小鼠，其肺组织转移灶明显减少，说明该群细胞能够有效的控制肿瘤转移；.第二，这群特异性CD4+ T 细胞发挥的抗肿瘤作用并不依赖内源性的CD8+ T 细胞、巨噬细胞以及NK细胞，而是具有独立的肿瘤杀伤功能，证据之一是分泌一系列的杀伤性的细胞因子，例如IFN-g, TNF-a, Gzmb等；第三，这群细胞在早期能够分化成Th1细胞，在后期，这群细胞逐渐丢失CD4分子，而转化成CD4- T 细胞，并且，这群CD4- T 细胞依然具有增殖和响应抗原刺激的能力；第四，在肿瘤微环境中，这群肿瘤特异性CD4+ T 细胞，一方面，这群细胞高表达PD-1, CTLA4 等抑制性分子，另一方面，逐渐降低分泌IFN-g, TNF-a, Gzmb等杀伤性细胞因子；提示在肿瘤微环境中，肿瘤特异性CD4+ T 细胞也会逐渐发生耗竭；第五，过继转输的肿瘤特异性CD4+ T 细胞能够响应anti-PD1抗体，表现为细胞浸润数量进一步增加，并且肺组织中的肿瘤转移灶显著降低；第六，记忆性的CD4+ T 细胞能很好的控制转移灶的形成，明显的延长荷瘤小鼠的生存时间，甚至存在较长时间内，能够完全清除肿瘤转移灶。. 本项目不仅丰富了CD4+ T 细胞在肿瘤免疫研究中的理论基础，并且对于临床上实行有效的CD4+ T 细胞免疫疗法提供重要的思路。