学术报告

研究背景与主要研究团队

这项研究发表于Journal of Translational Medicine（2015年第13卷，第47页），研究标题为“Tumor-induced myeloid-derived suppressor cells promote tumor progression through oxidative metabolism in human colorectal cancer”，其 DOI 为10.1186/s12967-015-0410-7。本研究的主要作者包括Li-Ying Ouyang, Xiao-Jun Wu, Shu-Biao Ye等，其研究团队隶属于广州中山大学癌症中心多个研究部门，包括南方肿瘤学国家重点实验室、癌症医学协同创新中心以及其他相关机构。

研究背景

本研究聚焦于结直肠癌（Colorectal Cancer, CRC）中髓源性抑制细胞（Myeloid-Derived Suppressor Cells, MDSCs）的功能特性及其作用机制。结直肠癌是全球第四大常见癌症，也是癌症相关死亡的主要原因之一。现有研究表明，慢性炎症与结直肠癌的发生有密切关联，而免疫肿瘤微环境的失衡被认为是癌症发展的一个关键风险因素。在此背景下，MDSCs作为一种未成熟的髓细胞群体，已在多种肿瘤中被发现与免疫抑制相关，其扩展可能影响结直肠癌的临床病程。然而关于MDSCs在CRC中的具体作用，与癌细胞及T细胞的相互作用，以及其具体分子机制仍存在诸多不明之处。本研究旨在系统性探索CRC患者体内MDSCs的分布、其功能及其与肿瘤细胞的相互影响，并对其临床相关性进行分析，从而为免疫治疗提供潜在思路。

研究方法与实验流程

样本采集与研究对象

研究对象包括42名初诊的CRC患者和32名健康供体。CRC患者均未接受术前放化疗，以及感染和炎症的排查。研究采集了患者的外周血、肿瘤组织及邻近非肿瘤组织样本。在研究周期内，26例患者还提供了术前和术后外周血样本，用以评估手术对免疫细胞的影响。

此外，研究使用标准肿瘤细胞系SW480和SW620进行体外实验验证。这些细胞被培养于标准RPMI 1640培养基中，适用于诱导和研究肿瘤细胞对MDSCs功能的影响。

实验设计与流程

1. MDSCs表达分析
   使用标记特定表面分子抗体（CD33、CD11b和HLA-DR），通过流式细胞术（FACS）对外周血和肿瘤组织中的MDSCs比例进行鉴定。同时评价MDSCs表型特点，分析相关分子如CD14、CD15、CXCR4、Arg-1、PD-L1及ROS的表达水平。

2. MDSCs与肿瘤相关因素的相关性
   通过Pearson卡方检验和Fisher精确检验分析循环MDSCs与患者临床病理特征（包括TNM分期、淋巴结转移等）之间的关联。

3. 手术影响评估
   对26位患者术前和术后外周血样本，研究MDSCs、调节性T细胞（Tregs）、细胞毒性T细胞及自然杀伤细胞（NK细胞）的比例变化，以评估手术对免疫细胞亚群的影响。

4. 肿瘤诱导MDSCs实验
   通过体外共培养系统，评估SW480和SW620细胞诱导MDSCs的能力。使用Transwell系统设置对比实验，将肿瘤细胞与健康供体的CD33+细胞共培养48小时，观察诱导的MDSCs表型及其功能变化。

5. 分子机制与免疫抑制研究
   利用小分子抑制剂（L-NMMA和NAC）以及TGF-β中和抗体，探讨氧化代谢产物（如NO和ROS）和TGF-β在MDSCs免疫抑制功能中的作用。此外，使用转录定量PCR（qRT-PCR）检测相关细胞因子和抑制分子（如IDOs和IL-10）的表达水平。

6. MDSCs功能实验
   通过PBMC增殖实验和肿瘤细胞扩增实验验证MDSCs的免疫抑制能力及其对肿瘤细胞增殖的促进作用，并验证这些功能是否依赖“细胞-细胞接触”（Cell-to-Cell Contact）及氧化代谢。

主要研究结果

1. CRC患者中MDSCs扩展
   CRC患者的外周血中MDSCs比例显著高于健康供体（P < 0.05），且CRC肿瘤组织中的MDSCs也显著高于邻近组织。此外，MDSCs在晚期TNM分期及伴随淋巴结转移的患者中更为显著。

2. 术后MDSCs和Tregs减少
   CRC患者在根治性手术后，外周循环中的MDSCs和Tregs比例显著下降，而CTL和NK细胞的比例未见显著变化，提示手术可部分恢复宿主免疫微环境。

3. 肿瘤诱导的MDSCs具有免疫抑制功能
   SW480和SW620细胞能够高效诱导CD33+PBMC转化为MDSCs。这些MDSCs可通过ROS和NO等氧化代谢产物显著抑制CD4+和CD8+T细胞的增殖。同时，研究发现MDSCs对T细胞的免疫抑制需要直接的细胞接触，TGF-β信号作用较弱或未参与。

4. MDSCs促进肿瘤细胞生长
   在Transwell实验中发现，诱导的MDSCs通过直接接触促进了CRC细胞的增殖，NO及ROS抑制剂显著削弱了这一功能。

5. MDSCs表型特征
   CRC患者的MDSCs具备独特的表型特征：表现为高CD14、CXCR4、Arg-1、PD-L1和ROS水平，但缺乏CD15和CD73表达，这与其他类型癌症中的MDSCs呈现某些差异。

结论与意义

本研究首次揭示了CRC发展中的肿瘤细胞、MDSCs及T细胞之间的功能性依赖关系。研究表明肿瘤细胞通过多种炎症因子诱导MDSCs的扩展，而MDSCs通过氧化代谢产物显著抑制抗肿瘤免疫，同时直接促进肿瘤细胞的增殖。这些结果为开发基于MDSCs靶向的CRC免疫治疗提供了理论与实验支持。

研究亮点

1. 首次验证了CRC中MDSCs的功能性依赖关系。
2. 发现了一个新颖机制：MDSCs在CRC中通过氧化代谢抑制T细胞及促进肿瘤细胞生长。
3. 提供了关于术后免疫恢复的关键实验数据，强调手术对改善宿主免疫状态的重要作用。

未来展望

这些发现可能在CRC免疫治疗中具有广泛的应用前景，未来可进一步研究如何靶向氧化代谢途径中的关键分子以抑制MDSCs在癌症中的作用，并优化免疫治疗方法。