Nodal阻抑MDSCs分化成熟的作用机制及其干预对策

Myeloid derived suppressor cells (MDSCs) are a heterogeneous population of myeloid progenitor cells, i.e., immature macrophages, granulocytes, and dendritic cells (DCs), that are endowed with a robust immunosuppressive activity. They have the capacity to differentiate into a more mature stage in response to appropriate stimuli and then provide a valuable target in host immune defense against tumorigenesis. Therefore, changing the immature state of MDSCs will undoubtedly decrease the tumor-induced immune suppression. It has been suggested that the maturation and differentiation processes of MDSCs in cancer patients is significantly inhibited, however, the mechanisms responsible for stagnation of MDSCs differentiation remain to be illustrated. Nodal is a member of TGF-β family and plays an important role in maintaining the immature status of embryonic myeloid cells. Our recent studies revealed that Nodal can re-express in almost all cancers, and then inhibit the differentiation and maturation of MDSCs by maintaining the pluripotent of stems cells, which provide new clues for investigating the mechanisms of stagnation of MDSCs differentiation in tumorigenesis and development. Therefore, our present proposal will study the roles and related mechanisms of inhibition effects of Nodal on the MDSCs differentiation and maturation by use of RNAi, specific anti-agonist, and monoclonal antibody. Furthermore, we will evaluate the efficiency of decrease tumor immune suppression by targeting Nodal.

髓系衍生抑制性细胞（MDSCs）是一类由未成熟细胞构成的群体，其未成熟状态是导致肿瘤免疫抑制的关键。MDSCs拥有分化为成熟髓系细胞的潜能，一旦发育成熟，则可转化为执行免疫防御功能的主体。因此，改变MDSCs未成熟状态无疑对有效控制肿瘤免疫抑制产生积极影响。有充分证据表明，在肿瘤患者体内MDSCs的成熟分化过程受到了明显抑制，但其分化停滞的机制却鲜为人知。Nodal蛋白是TGFb家族新成员，是胚胎期维系髓样细胞未成熟状态的重要因子。我们通过多年研究证实，Nodal在几乎所有肿瘤重新表达，并可凭借其维系干细胞多能性的生物学效应阻抑MDSCs分化成熟。这为阐明在肿瘤发生过程中MDSCs成熟分化停滞的机制提供了新的线索。据此，本课题拟在前期工作基础上，通过多种干预措施从分子、细胞以及动物模型等层面系统解析Nodal阻抑MDSCs分化成熟的内在机制，并评价相关干预措施对于改善肿瘤免疫抑制的有效性。

髓系衍生抑制性细胞（MDSCs）是一类由未成熟的骨髓细胞构成的群体，能通过抑制T细胞的增殖及活性，从而抑制机体的适应性免疫和固有免疫。MDSC在肿瘤患者体内的分化成熟过程受到了明显的抑制，但其机制并未被阐明。Nodal是TGF-β超家族成员之一，几乎在所有肿瘤中重新高表达，是胚胎期维系髓样细胞未成熟状态的重要细胞因子。因此，深入阐明Nodal阻抑MDSC分化成熟诱导肿瘤免疫抑制的机制，明确其在恶性肿瘤中的病理意义，对建立逆转肿瘤免疫抑制状态，重筑肿瘤免疫监视的有效措施至关重要。本研究通过构建体内外诱导MDSC生成的模型，探讨减少MDSC生成的作用及其调控机制。此外，通过鉴定TGF-β在肿瘤免疫抑制中的作用，初步阐明TGF-β在诱导肿瘤细胞免疫抑制的具体分子机制。其次，本研究深入探讨了TGF-β介导的肿瘤免疫抑制与肿瘤细胞的EMT之间的关系。最后，通过加入外源性的Nodal蛋白刺激肿瘤相关成纤维细胞和肿瘤细胞，初步探讨Nodal对成纤维细胞和肿瘤细胞中细胞因子的影响。本研究的主要成果包括：1. 成功构建体内外诱导MDSC生成的模型，为今后实验提供了工具细胞。2. 本课题组发现HDAC抑制剂能通过刺激细胞内活性氧的生成从而减少MDSC生成。3. 本课题组发现TGF-β和EGF能诱导肿瘤细胞HLA-I下调从而导致肿瘤免疫逃逸。4. 我们发现HLA-I的下调与肿瘤细胞的EMT有密切关系，并对其机制进行了深入的探讨。5. 我们发现Nodal能通过AKT/GSK-3β通路促进小鼠成纤维细胞3T3中CCL5表达，从而参与对MDSC的调控。6. Nodal通过调控小鼠黑色素瘤细胞B16中Slug的上调从而上调CCL22表达。以上研究为我们解除Nodal介导的MDSC分化成熟阻抑所产生的肿瘤免疫耐受，进而阻止肿瘤生长、转移的免疫治疗提供了新思路。