本文选自Nature，https://doi.org/10.1038/s41586-020-2054-x，喜欢的朋友可以自行下载。
这种nature的文章确实不容易懂啊，只做翻译得了。顺带补充一些基础知识内容。表观遗传药物：EZH2抑制剂，DNMT抑制剂、HDAC抑制剂及IDH1/2等！
summary：肿瘤术后复发仍然是一个悬而未决的临床问题。骨髓来源的髓样细胞有助于形成转移前微环境，这是肿瘤细胞扩散到远处移植部位所必需的。目前还没有有效的干预措施来防止转移前微环境的形成。我们在这里表明，在原发性肺癌、乳腺癌和食管癌手术切除后，低剂量的辅助表观遗传治疗破坏了转移前微环境，并抑制了转移前微环境的形成和生长。我们在此指出，在手术切除原发性肺癌、乳腺癌和食管癌后，小剂量的辅助表观遗传疗法破坏了转移前微环境，抑制了肿瘤的形成和生长。在小鼠肺转移模型中，MDSCs是原发肿瘤切除后形成转移前微环境的关键因素。使用低剂量DNA甲基转移酶和组蛋白去乙酰化酶抑制剂、5-氮胞苷和内抑素的辅助表观遗传疗法，通过下调CCR2和CXCR2来抑制MDSCs的运输，并促进MDSC分化为更间质的巨噬细胞样表型，从而扰乱转移前的生态位。与化疗相比，转移前肺中MDSCs积聚的减少可以延长无病生存期并提高总生存期。我们的数据表明，即使在切除原发肿瘤后，MDSCs也有助于转移前生态位的发展和残留肿瘤细胞的定居。也就是说通过表观遗传的修饰，可以抑制,MDSC的聚集，并像MACRROPHAGE转化，其实这种转化在多种文章中都提到过。可见CCR2在趋化MDSC到PME的作用还是挺重要的。做转移的都可以测测。
肿瘤复发是外科医师一个永远挥之不去的阴影，现在日臻的肿瘤外科技术，还有两朵乌云：肿瘤的起因和肿瘤复发。从发现癌症到手术治疗癌症已经走过了百年历史，成绩是显著的，但是，荆棘密布。肿瘤，像是一个死神之刃，悬在每个人的头顶。肿瘤转移更是为生命按下了快进键。人类何时才能攻克癌症？就像是环境污染什么时候才能解决，恐怕永远不会，最好的做法也只不过是在这个过程中寻找到一个恰到好处的平衡，也就是说，人类永远都不能攻克癌症。也许，今后肿瘤的治疗可能并不是为了根治，带瘤共生似乎是解决肿瘤问题的一个可行方法。外科技术已经发展到了瓶颈，分子生物、免疫或许才是正道。当年，我和周老师说的那些话或许会实现。
不废话，进入正题了。
MDSCs勾画出PMN.
2011年，我们启动了一项对I期(T1-2aN0)非小细胞肺癌患者使用小剂量5-氮胞苷和恩替比妥的随机II期辅助临床试验。由于要求在门诊给予5-氮胞苷，该试验在13名患者登记后被提前终止。然而，患者对该疗法的耐受性良好，术后复发率较低(14.3%比33.3%)，这表明表观遗传疗法可以减少根治性手术后的复发。
有研究发现联合表观遗传修饰剂可以钝化具有免疫活性微环境的侵袭性非小细胞肺癌小鼠模型中的转移。在这里，我们揭示了辅助表观遗传疗法(AET)对转移前利基的一个关键作用机制，这可能是这些先前发现的基础。在三种侵袭性肺转移的同基因模型中，低剂量的AET调节肺微环境中的固有免疫因子，以抑制肿瘤切除后的复发：Lewis肺癌(LLC)，HNM007食管鳞状细胞癌(LLC和HNM007模型的小鼠没有肺外转移)和4T1乳腺癌
D图说的是LLC，作了三次重复试验
众所周知，远处器官的微环境--未来转移的目标--不是循环肿瘤细胞的被动接受者，而是在转移前被原发肿瘤选择性地改变的，肿瘤细胞在远处的沉降依赖于肿瘤分泌因子和肿瘤脱落的细胞外小泡，使转移前的微环境能够支持它们的定植。为了研究低剂量的AET是否影响转移前微环境的动态，我们使用了高侵袭性的肺转移小鼠模型，切除后90-100%的小鼠出现肺转移，中位无病存活时间少于14天，在LLC模型的小鼠(以下简称LLC小鼠)中，苏木精伊红(H&E)6天后检测到肿瘤细胞浸润肺部，观察到绿色荧光蛋白(GFP)阳性的肿瘤细胞。
相比之下，CD11b+细胞-包括CD11b+GR1+细胞-在切除当天(第0天)已经显著增加(图1c)。在原发肿瘤切除后第3天(在可见转移之前)从肺中收集的CD11b+GR1+细胞在体外既抑制了T细胞的增殖又抑制了T细胞的激活，这表明在肺中招募的CD11b+GR1+细胞是功能性的MDSCs。在肿瘤切除前，这些MDSCs是所有CD11b+细胞中增加最多的免疫成分。值得注意的是，即使在切除后，与非荷瘤小鼠相比，LLC和HNM007模型中的这些MDSCs作为主要的免疫细胞在肺中持续到第12天-但在肝脏中不存在。不知道为什么肝脏没有，显然这些肿瘤都是亲肺性的，如果用亲肝性的可能就不一样了，搞胃肠的同学们，还不抓紧。
lyC/lyG可以被用来鉴定MDSC功能状态。其实也就是PMN-MDSC和M-MDSC的鉴定而已
然后，我们使用PEP-H6，一种选择性靶向MDSCs的肽体，对其他免疫成分的影响最小，以耗尽MDSCs17(图1D)。肽体介导的MDSCs的耗尽导致小鼠的无病存活率和总体存活率的增加(图1D)。相反，静脉注射从d3LLC小鼠的肺中分离的MDSCs更早地诱导转移，并导致更短的总生存时间(图1e)，表明这些MDSCs在这个系统的转移中起着重要的作用。我们的结果表明，MDSCs在肺内的积聚先于转移发展，并勾勒出转移前的生态位。为探讨单核(CD11b+Ly6ChighLy6GMDSCs)和多形核(CD11b+Ly6ClowLy6G+)−在肺转移中的不同作用，我们从小鼠骨髓中转移了单核或多形核MDSCs。我们发现，与载体转移相比，单核细胞MDSCs(但不是多形核MDSCs)导致LLC小鼠在第3d的肺转移率更高，这表明单核MDSCs在建立转移前微环境中具有主导作用(图1e)。
Low-dose AET impedes migration of MDSCs
最近发现，小剂量的5-氮胞苷和恩替诺定对NSCLC18患者有良好的耐受性和临床疗效，这些治疗针对的是MDSC 。体外小剂量的5-氮胞苷(100nM)和恩替诺定(50nM)对LLC1，HNM007和4T1细胞的增殖作用有限。同样，这些剂量不影响从LLC小鼠和HNM007模型小鼠(以下简称HNM007小鼠)的骨髓中分选出的MDSCs的活性或凋亡。我们确定了5-氮胞苷和恩替诺斯特的体内剂量(分别为每公斤体重每天0.5毫克和每公斤体重5毫克)，这两种药物对原发肿瘤的生长没有影响，也不会导致免疫受损的LLC和HNM007肿瘤小鼠体重减轻。这些剂量对体内CD45.1+供体细胞的增殖和凋亡也有有限的影响。重要的是，在我们的小鼠模型中，这些剂量减少了转移前肺中的MDSCs和促进PMN分子。此外，在对照假手术小鼠(肿瘤初始受体小鼠)中，肺中供体CD45.1+MDSCs的百分比不受低剂量AET的影响(扩展数据图5f)。在这些发现的基础上，我们假设在我们的肺转移模型中，低剂量的AET可以抑制MDSCs在肺内的聚集，并防止转移前生态位的形成。
当CD45.1+单核或多形核MDSCs(各5×10~6个细胞)在第0天过继转移给CD45.2小鼠时，低剂量AET处理组小鼠肺中CD45.1+细胞在输注36小时后减少了40-80%(图2a，扩展数据图6a)。当从模拟(第3天)和低剂量AET治疗(第3天)小鼠的骨髓中分离出相同数量的CD45.1+单核或多形核MDSCs在输血后第0天过继转移到CD45.2小鼠体内时，低剂量AET治疗的小鼠的CD45.1+细胞明显少于赋形剂治疗的CD45.2+小鼠,
这些结果表明，在LLC模型中，低剂量的AET阻碍了MDSCs向转移前微环境的迁移。再加上我们的发现，只有输注单核(而不是多形核)MDSCs才会增加肺转移，这些结果表明-尽管小剂量AET损害了单核和多形核MDSCs的迁移-在我们的LLC模型中，低剂量AET在靶向单核MDSCs运输方面的作用可能比其靶向多形核MDSCs更重要。
为了确定模型组和低剂量AET组小鼠在切除后第3天肺和骨髓中MDSCs的差异，我们比较了从这两组小鼠中分离的单核细胞MDSCs(不包括分化的MHC-II+和F4/80+巨噬细胞)在LLC小鼠中的基因表达(图2c)。来自肺的单核细胞MDSCs的基因集富集分析(GSEA)表明，低剂量的AET诱导了与免疫细胞趋化和迁移相关的基因集的实质性变化。低剂量AET组骨髓和肺中单核细胞MDSCs中CCR2的表达均显著下调(图2d)。由于CCR2是单核细胞从骨髓向肿瘤微环境迁移的关键调节因子，这些数据表明，低剂量的AET可能至少部分通过下调CCR2来影响单核细胞MDSCs向转移前肺的运输。
定量PCR和流式细胞术证实，小剂量AET后骨髓单核细胞MDSCs中CCR2的信使RNA(MRNA)和蛋白水平均降低(图2e)。小剂量AET处理的LLC小鼠在第3天收集的骨髓中的单核细胞MDSCs在用CCL2诱导后的Transwell实验中显示迁移减少(图2f)。在CCR2基因敲除的小鼠中，肺转移前微环境中单核细胞MDSCs的绝对数量和百分比都可以忽略不计，与野生型C57BL/6小鼠相比，CCR2基因敲除小鼠在LLC和HNM007模型中的无病生存期和总生存期都更长
接下来，我们测试了小剂量AET对骨髓来源的单核细胞MDSCs表达CCR2的作用机制。注释、可视化和集成发现数据库(DAVID)路径分析显示，在接受低剂量治疗的有限责任公司小鼠的骨髓单核细胞MDSCs中，NF-κB信号通路的活性显著下调(扩展数据图6d)。在来自骨髓的单核细胞MDSCs中，低剂量的AET导致RELB和p52的激活与模拟处理的小鼠相比有非常显著的降低(扩展数据图6e)。对p50和p65的激活作用有限。此外，BMS-345541(一种高度选择性的IKK变构位点抑制剂)治疗三天后，体内骨髓来源的单核细胞MDSCs中CCR2的表达减少(扩展数据图6f)。虽然我们不能排除小剂量的血管紧张素转换酶对CCR2表达的直接影响(以及其他信号通路)，但我们的研究结果表明，小剂量的血管紧张素转换酶治疗可能至少部分地通过非规范的NF-κB途径调节骨髓来源的单核细胞MDSCs中CCR2的表达。
众所周知，CXCR2和CXCR1在将多形核MDSC从骨髓运输到肿瘤微环境中起重要作用。我们在LLC模型中发现，在LLC模型中，小剂量的AET下调了骨髓和肺中多形核MDSCs中CXCR2的表达(扩展数据图6g)。在迁移试验中，经CXCL1诱导后，低剂量AET处理的小鼠骨髓中多形核MDSC的迁移显著减少(扩展数据图6h)。因此，低剂量的AET可能通过分别下调CCR2和CXCR2的表达来抑制单核和多形核MDSCs从骨髓向转移前微环境的转运。
Skewing monocytic MDSC differentiation
对GSEA衍生数据的进一步分析表明，与巨噬细胞或髓系分化和激活相关的基因集在低剂量AET处理的LLC小鼠肺的单核细胞MDSCs中上调(图3a)。此外，通路分析表明，NFκ-B和PPAR 信号通路分别显著下调和上调(扩展数据图7a)。与单核-巨噬细胞分化过程中发生的这些途径的差异调控一致，与单核细胞分化相关的转录因子优先增加，这些转录因子主要是与巨噬细胞相关的(EGR1、EGR2、MAFb、MAF和PPARγ)，而不是那些与树突状细胞相关的转录因子(SPIB、RELB、STAT3和FOXP1)(图3b)。相关因素也已通过定量PCR和Westernblot分析在体外和体内得到验证(扩展数据图7b，c)。在体外表观遗传治疗中，来自LLC肿瘤小鼠的脾脏单核细胞MDSCs的百分比和绝对数显著降低，而巨噬细胞的百分比和绝对数显著增加(图3c)-这意味着小剂量的AET可能促进单核细胞MDSCs向巨噬细胞的分化。
使用免疫基因组计划(ImmGen)标准的特征进一步定义了肺转移前微环境中的结果群体。我们的前200个上调基因来自低剂量AET治疗的小鼠肺中的单核细胞MDSCs，它们特异性地映射到肺间质巨噬细胞(图3d)。此外，流式细胞术显示小剂量AET治疗的小鼠肺间质巨噬细胞CD11b+CD11c+CD64HighMHC-II+CD24AET)增加。
这流式真是绝了。
通过过继转移5×106个CD45.1+的单核细胞MDSCs到CD45.2鼠证实了这一观察结果。正如预期的那样，转移36小时后，CD45.1+的单核细胞MDSCs在低剂量AET处理的CD45.2小鼠的肺中分化为更间质的巨噬细胞样表型(图3e，扩展数据图8c)。综上所述，在肺转移前微环境中，低剂量的AET可能使单核细胞MDSCs向间质巨噬细胞样表型倾斜。MDSC到巨噬细胞程序的获得与CCR2下调有关(这是单核细胞到巨噬细胞分化的已知结果30)，因此也确立了我们的转录数据的功能含义。此外，我们发现，转移野生型单核细胞MDSCs可以挽救CCR2基因敲除小鼠的转移瘤，并导致较短的总存活时间，而转移野生型多形核MDSCs则不能。相比之下，从接受低剂量AET治疗的小鼠转移野生型单核细胞MDSCs对CCR2基因敲除小鼠的肺转移率和总体存活时间只带来有限的变化(扩展数据图8d，e)。这些发现暗示，低剂量的AET减少了肿瘤PMN中单核细胞MDSCs的聚集，这主要依赖于CCR2信号。
Low-dose AET increases overall survival
在我们的小鼠模型中，低剂量的AET减少了肺转移,在所有三种小鼠模型中，低剂量的AET延长了无病生存期和总生存期(图4b，扩展数据图9d)。与辅助化疗相比，在LLC模型中，小剂量AET可延长病死率和总体生存期
以前已经发现，表观遗传疗法导致CD8+T细胞在NSCLC中富集，并逆转了这些细胞的免疫耗竭情况。然而，当我们在LLC模型中耗尽CD4和CD8T细胞(从第1天到第6天)时，我们观察到，在低剂量AET期间，无论是在无病生存率还是总体生存率方面都没有差异-表明转移的减少独立于T细胞(图4d，扩展数据图9e)。最后，在我们的LLC和HNM007模型中，低剂量AET和CCR2拮抗剂的组合在无病和总存活率方面显示了协同作用(图4e，扩展数据图9f，g)。
我们观察到，肺转移前的生态位即使在切除后仍然存在。首先，这些结果强调了表观遗传治疗作为一种辅助治疗的潜在用途，其重点放在对MDSCs的干扰上。其次，我们的研究结果表明，小剂量的AET与CCR2拮抗剂联合使用可能是一种新的范式，可以防止MDSCs在转移前的生态位积聚，从而抑制转移并延长生存期。第三，我们提供了令人信服的证据，证明如果单核细胞MDSCs成功地迁移到肺转移前利基，表观遗传修饰剂可以使群体偏向更间质的巨噬细胞样表型，对抗其在该微环境中的前转移功能。早期癌症(特别是这里研究的肿瘤类型)切除后复发是一个相当大的临床挑战，缺乏有效的辅助治疗。小剂量AET是一种潜在有效的治疗方法，可用于切除后无明显原发肿瘤负担的情况。我们的治疗模式可能会增强早期癌症切除(这仍然是最有效的治疗方法)的疗效，同时有力地抑制复发。我们计划将这些临床前发现转化为早期癌症的临床试验，使用低剂量的AET和CCR2拮抗剂来防止转移复发。
好文分享结束，为什么这篇NATURE会这么简单易懂。欢迎批评、指正。
MDSCs扩增的机制
诱导MDSCs的因素包括环氧化酶-2（COX2），前列腺素类干细胞因子(SCF)，巨噬细胞集落刺激因子（M-CSF），IL-6，粒单核细胞集落刺激因子（GM-CSF）和血管内皮细胞生长因子（VEGF）。MDSCs的信号通路主要由这些因素触发，两面神激酶（JAK）蛋白家族成员和转录活化因子(STAT3)聚集，它们是细胞生存、增殖、分化、凋亡相关的信号分子。
MDSCs活化的机制
越来越清楚地认识到MDSCs的抑制活性不仅需要促进它们扩增因素，还需要诱导它们的活化。这些因子的表达主要由T细胞核肿瘤间质细胞的活化，它由不同的细菌或病毒产物或肿瘤细胞的死亡诱导。这些因子包括IFNγ， Toll-受体(TLRs)的配体，IL-13， IL-4 和转录生长因子-β (TGFβ)，使MDSCs许多不同的信号通路活化，包括 STAT6， STAT1，核因子-κB (NF-κB)。
MDSCs靶向治疗
1、应用吉西他滨选择性消除MDSCs；
2、利用全反式维甲酸（ATRA）、维生素A或1，25-二羟维生素D3诱导MDSC的成熟；
3、应用硝化阿司匹林、COX2抑制剂、磷酸二酯酶-5抑制剂等抑制Arg-1、i-NOS和ROS阻断MDSC的功能。
4、使用VEGF特异性的阻断抗体抑制MDSCs的扩增。
网友评论