编译：阳光彩虹猴大力
来源：中医肿瘤资讯
髓源抑制细胞（MDSCs，Myeloid-derivedsuppressorcells），是一种骨髓来源的免疫抑制细胞，在肿瘤免疫逃逸，肿瘤PD-1/PD-L1抑制剂耐受和肿瘤进展中发挥重要作用。因此，MDSCs是癌症免疫治疗的潜在目标。MDSCs主要有两大亚型，分别是粒细胞样-髓源抑制细胞（PMN-MDSCs，Neutrophilsandpolymorphonucler-Myeloidderivedimmunosuppressivecells）和单核细胞样-髓源抑制细胞（M-MDSCs，Monocytic-Myeloidderivedimmunosuppressivecells）。在这项研究中，研究人员从中药单体库中筛选了一种对PMN-MDSCs有强大抑制作用的单体——POG（Prim-O-glucosylcimifugin，中药防风中提取的天然化合物），并评估了POG与PD-1抗体的协同抗肿瘤作用。接下来为您揭开POG抗肿瘤的神秘面纱[1]。
论文ID
题目：Prim-O-glucosylcimifuginenhancestheantitumoureffectofPD-1inhibitionbytargetingmyeloid-derivedsuppressorcells
译名：Prim-O-glucosylcimifugin通过靶向髓源抑制细胞增强PD-1抗体的抗肿瘤作用
期刊：JournalforImmunotherapyofCancer
IF：10.
发表时间：.08.28
通讯作者单位:南开大学
DOI号：10./s---z
★研究背景★
近期临床试验研究表明，PD-1/PD-L1抑制剂具有良好的抗肿瘤作用，并且FDA批准了PD-1/PD-L1抑制剂用于多种肿瘤类型。但是，大多数癌症患者对PD-1/PD-L1抑制剂的反应较差。这种抑制剂的局限性可能是由免疫抑制性肿瘤微环境介导的，微环境中主要包括肿瘤释放的一些免疫抑制因子和一些浸润性免疫抑制细胞，例如调节性T淋巴细胞（Tregulatorycells，Tregs）和髓源抑制细胞（MDSCs）。MDSCs主要包括PMN-MDSCs和M-MDSCs亚群。MDSCs通过STAT1、STAT3、STAT6、NF-κB等信号通路来响应癌症衍生因子的刺激，例如粒细胞集落刺激因子（G-CSF），白细胞介素6（IL-6）和粒细胞单核细胞集落刺激因子（GM-CSF）等，进而在骨髓中增殖并激活获得免疫抑制活性。激活的MDSCs通过炎症因子（如IL-6和IL-1β）、PEG2、S1P和趋化因子（如CCL2）的作用募集到肿瘤部位。在肿瘤部位，MDSCs通过产生Arg-1、iNOS、IDO、NOX2和免疫抑制细胞因子形成免疫抑制微环境，并且MDSCs通过刺激缺氧诱导因子-1α（Hypoxia-induciblefactor1α，HIF-1α）和肿瘤来源的外泌体表达大量PD-L1，并最终抑制T细胞的活性。另外，肿瘤中激活的MDSCs可能通过产生VEGF，Bv8和MMP9等来影响肿瘤重塑和肿瘤血管生成。因此，靶向MDSCs是一种新的癌症治疗策略，可以增强PD-1/PD-L1抑制剂的抗肿瘤作用。在本研究中，从中药单体库中筛选出了一种PMN-MDSCs抑制剂——POG。体内外实验表明，POG可以抑制PMN-MDSCs的增殖，代谢和免疫抑制能力，改善肿瘤免疫抑制微环境，并在B16-F10和4T1小鼠肿瘤模型中与PD-1抑制剂产生协同作用，这一发现表明POG是PD-1抑制剂的致敏剂。
★研究方案★
在本研究中，由于PMN-MDSCs在黑色素瘤（B16-F10）荷瘤小鼠的脾脏和骨髓中大量募集，于是通过蛋白质组学和Cytoscape分析确定荷瘤小鼠PMN-MDSCs上调的KEGG通路里的前10个关键蛋白。然后，通过分子对接和对接权重的计算，将关键蛋白质当作PMN-MDSCs的靶标，从中药单体库（种化合物）中筛选出PMN-MDSCs的抑制剂。最后，通过体外蛋白质组学和代谢组学分析以及体内黑色素瘤（B16-F10）和三阴性乳腺癌（4T1）小鼠肿瘤模型验证该抑制剂的作用。
★研究结果★
首先，与野生型小鼠相比，B16-F10荷瘤小鼠的脾脏和骨髓中MDSCs数量明显上调，其中PMN-MDSCs数量上调更显著（图1AB）。并且通过与T细胞共孵育实验发现PMN-MDSCs对CD8+T细胞的抑制作用更为明显（图1CD），故此后续实验将PMN-MDSCs作为主要研究对象。
A-B：骨髓、脾脏中M-MDSCs和PMN-MDSCs数量检测；C-D：分选的骨髓M-MDSCs和PMN-MDSCs对CD8+T淋巴细胞增殖的剂量依赖性抑制。*p0.05，**p0.01，***p0.，****p0.0.
图1.在B16-F10荷瘤小鼠中PMN-MDSCs数量和功能检测
其次，KEGG和STRING数据库分析显示荷瘤鼠中PMN-MDSCs上调的差异基因富含细胞增殖和代谢途径（图2AB）。
A：KEGG分析B16-F10荷瘤鼠PMN-MDSCs的上调基因；B：B16-F10荷瘤PMN-MDSCs上调蛋白-蛋白相互作用网络
图2.PMN-MDSCs在荷瘤小鼠中差异表达分析
基于以上蛋白质组学分析的结果，该研究筛选出PMN-MDSCs增殖和代谢途径中的关键蛋白以及通过靶向关键蛋白来抑制这些途径的抑制剂。Cytoscape分析对这些途径中最重要的10种蛋白质进行了排名（图3A）。然后，该研究通过分子对接靶向十大关键蛋白，从中药单体库中筛选出10种MDSCs的天然候选抑制剂（图3B-D）。并且，该研究使用体内和体外实验证实了前5种候选抑制剂的抑制活性。在体外实验中，发现POG对PMN-MDSCs表现出最佳的抑制作用（图3E）。在体内实验中发现POG在mg/kg的剂量下显示出最佳的抗肿瘤作用，并降低了骨髓、脾脏和肿瘤中PMN-MDSCs的比例（图3F–H）。并且mg/kgPOG的剂量能够上调脾脏中CD8+T淋巴细胞的数量（图3I）。
A：Cytoscape分析度获得B16-F10荷瘤鼠PMN-MDSCs上调蛋白的前10个关键蛋白；B-D：通过分子对接和对接权重计算，从中药单体库中筛选出以此10个关键蛋白为靶标的PMN-MDSCs抑制剂。E：体外验证前5种化合物对PMN-MDSCs的抑制作用；F-G：体内验证前5种化合物的抗肿瘤效果；I：对照组和前五种化合物治疗的B16-F10荷瘤小鼠脾脏中CD8+T淋巴细胞和肿瘤中CD45+细胞的相对比例。*p0.05，**p0.01，***p0.，****p0.0。
图3.分子对接和对接分数权重计算筛选出POG为PMN-MDSCs抑制剂
接下来，体外实验进一步探索POG对PMN-MDSCs的抑制机制。STRING数据库分析和代谢组学结果表明，POG主要抑制PMN-MDSCs中的精氨酸和脯氨酸代谢以及柠檬酸循环（图4AB）。并且在不影响CD8+T细胞的情况下抑制PMN-MDSCs的免疫抑制功能（图C-I）。
A：POG治疗后B16-F10荷瘤鼠PMN-MDSCs下调的蛋白-蛋白相互作用网络；B：POG治疗后B16-F10荷瘤鼠PMN-MDSCs的代谢组学分析结果。C-D：POG对PMN-MDSCs的iNOS和Arg-1表达水平的影响；E-G：POG对PMN-MDSCs的ARG1活性（E），ROS（F）和NO（g）产生的影响；H：POG对PMN-MDSCs抑制CD8+T淋巴细胞增殖的能力的影响。I：POG对CD8+T淋巴细胞中IFN-γ含量的影响。*p0.05，**p0.01，***p0.，****p0.0。
图4.POG在体外抑制PMN-MDSCs的增殖和代谢
然后进一步在体内验证POG抗肿瘤作用（图5A-C），以及对PMN-MDSCs的抑制作用（图5D）。
A-C：POG治疗后肿瘤的生长受到抑制；D：POG治疗后PMN-MDSCs的数量下调。
图5.POG体内抗肿瘤作用
最后，该研究证实了POG与免疫检查点PD-1抗体联合用药显示出更加良好的抗肿瘤效应。
A-B：POG和PD-1抗体（单独或联合使用）治疗后荷瘤小鼠的肿瘤生长曲线。
图6.POG增强PD-1抑制剂的抗肿瘤作用
★研究结论★
该研究成功从中药单体库中筛选出POG作为PMN-MDSCs抑制剂。POG与PD-1抗体表现出良好的协同抗肿瘤作用。这项研究为增强PD-1抗体在临床应用中的功效提供了潜在的策略。
★讨论★
MDSCs由高度可塑性的未成熟骨髓细胞组成，这些细胞通过抑制细胞毒性T淋巴细胞增殖和驱动T调节细胞的生成，而促进肿瘤的免疫逃逸。因此，靶向MDSCs是肿瘤免疫疗法的重要治疗策略。在本研究中，发现PMN-MDSCs在B16-F10荷瘤小鼠的脾脏和骨髓中大量积累。以B16-F10荷瘤鼠PMN-MDSCs的上调KEGG分析选择了前10大关键蛋白，即Eprs、Gart、Umps、Paics、Atp5o、Hadha、Dld、Mrpl4、Rpl8和Mrpl13作为目标。从中药单体库（种化合物）中筛选出PMN-MDSCs的天然抑制剂。最后，该研究发现POG可以很好地结合这些途径中的关键蛋白，抑制B16-F10原发性肿瘤的生长并改善B16-F10荷瘤小鼠的免疫抑制微环境。POG是从中药防风中提取的天然化合物。在本研究中，发现POG治疗能够增强B16-F10小鼠模型中抗PD-1免疫检查点封锁的作用。这一结果为提高PD-1途径阻断反应率提供了新的方向。该研究成功地从中药单体库中筛选出POG作为PMN-MDSCs抑制剂，且POG与PD-1抗体具有良好的协同抗肿瘤作用。POG和PD-1抑制剂的协同抗肿瘤作用为将来二者的临床联合治疗提供了实验基础，并且为克服临床实践中PD-1抗体的低应答率和肿瘤复发提供了合理的科学支持。
参考文献
[1]GaoW，ZhangX，YangW，etal.Prim-O-glucosylcimifuginenhancestheantitumoureffectofPD-1inhibitionbytargetingmyeloid-derivedsuppressorcells.JImmunotherCancer[J].Aug28;7（1）:.doi:10./s---z.
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责任编辑：Edita
排版编辑：Edita
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