人體內(nèi)環(huán)境對(duì)癌細(xì)胞的影響就像生態(tài)系統(tǒng)對(duì)其中的生物影響一樣，腫瘤細(xì)胞與局部腫瘤微環(huán)境中的細(xì)胞因子、非細(xì)胞因子以及遠(yuǎn)處的轉(zhuǎn)移前生態(tài)情況之間的相互作用影響著腫瘤的進(jìn)展和對(duì)治療的敏感性?；熞驯蛔C明可以通過(guò)誘導(dǎo)I型干擾素(interferon，IFN)反應(yīng)來(lái)重新編程炎性腫瘤微環(huán)境(tumor microenvironment，TME)從而增強(qiáng)抗腫瘤免疫【1】。腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞(tumor-associated macrophage，TAM)是TME中主要的炎癥浸潤(rùn)細(xì)胞，既往報(bào)道認(rèn)為T(mén)AM通常呈現(xiàn)促進(jìn)腫瘤進(jìn)展、抑制免疫反應(yīng)的M2樣表型(M2-like)，而由IFN等細(xì)胞因子激活的巨噬細(xì)胞呈現(xiàn)抗腫瘤免疫的M1表型，因此，對(duì)TAM的“再教育”已被認(rèn)為是對(duì)抗癌癥的有效治療方法【2】。然而，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)IFN激活的巨噬細(xì)胞可以產(chǎn)生多種炎癥細(xì)胞因子，包括IL-1β和IL-18等【3】，其中有些因子可以促進(jìn)腫瘤的進(jìn)展。在這樣一個(gè)矛盾的背景下，化療藥物作用后，TME中產(chǎn)生的IFN如何影響巨噬細(xì)胞在抗腫瘤免疫和促進(jìn)腫瘤進(jìn)展方面的作用仍不清楚。

2021年4月12日，中山大學(xué)孫逸仙紀(jì)念醫(yī)院宋爾衛(wèi)/蘇士成課題組合作在?Nature Cancer上在線發(fā)表了題為The IRENA lncRNA converts Chemotherapy-polarized tumor-suppressing Macrophages to Tumor-promoting Phenotypes in Breast Cancer的研究論文，該研究發(fā)現(xiàn)化療后的巨噬細(xì)胞同時(shí)具有促進(jìn)腫瘤進(jìn)展及抗腫瘤免疫兩種作用，lncRNA IRENA在促進(jìn)腫瘤進(jìn)展中具有重要作用。

南模生物為該研究構(gòu)建了IRENA Tg小鼠模型。

該研究首先通過(guò)比較化療前和化療后腫瘤微環(huán)境中TAM的mRNA的表達(dá)以及蛋白組學(xué)的差異，發(fā)現(xiàn)化療后的腫瘤微環(huán)境中升高的IFN使巨噬細(xì)胞從“M2”型轉(zhuǎn)變?yōu)槌蚀傺椎摹癕1樣”表型，兩個(gè)重要的炎癥信號(hào)通路Jak1-STAT1及NF-κB被活化。進(jìn)一步，合作組發(fā)現(xiàn)化療后腫瘤中的巨噬細(xì)胞通過(guò)NF-κB調(diào)控的細(xì)胞因子IL-6、IL-8和TNF-α作用于腫瘤細(xì)胞促進(jìn)腫瘤進(jìn)展；同時(shí)，它們還可以通過(guò)STAT1調(diào)控的細(xì)胞因子CXCL9、CXCL10和IL-15募集并激活CTL，增強(qiáng)抗腫瘤免疫，從而使得巨噬細(xì)胞具有促腫瘤、抗腫瘤兩種相反的作用。然而，NF-κB信號(hào)介導(dǎo)的促腫瘤作用超過(guò)了STAT1信號(hào)介導(dǎo)的抗腫瘤免疫作用，甚至比化療前的TAMs促進(jìn)腫瘤進(jìn)展的作用還更強(qiáng)。

長(zhǎng)鏈非編碼RNA?（Long non-coding RNAs, lncRNAs）可以通過(guò)調(diào)節(jié)免疫細(xì)胞的生存、分化和細(xì)胞因子的產(chǎn)生，在固有免疫和獲得性免疫中發(fā)揮關(guān)鍵作用【4】。在機(jī)制上，lncRNA可能參與了炎癥介質(zhì)作用下腫瘤細(xì)胞、免疫細(xì)胞中促炎和抗炎基因的表達(dá)調(diào)控【5,6】。近年來(lái)，宋爾衛(wèi)/蘇士成合作組及其他課題組發(fā)現(xiàn)了一些可以通過(guò)與信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)過(guò)程中關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)蛋白相互作用的lncRNA，包括NKILA、lncNBR2、lnc-TSI、HISLA、HIFAL等，因此，lncRNA也可能參與調(diào)控化療后腫瘤中巨噬細(xì)胞的功能變化。進(jìn)一步該研究通過(guò)對(duì)化療前后巨噬細(xì)胞中的lncRNA進(jìn)行高通量篩選，發(fā)現(xiàn)lncRNA IRENA參與了化療后巨噬細(xì)胞的促腫瘤作用。合作組通過(guò)同源重組的方法，構(gòu)建了巨噬細(xì)胞條件性修飾IRENA的小鼠（csf1r-cre;IRENAloxp/loxp;IRENA?Tg?），這也是首次在小鼠中的條件性修飾lncRNA的報(bào)道。在與自發(fā)成瘤小鼠（MMTV-PyMT）雜交得到巨噬細(xì)胞條件性IRENA敲除的自發(fā)成瘤小鼠（PyMT;KO）和IRENA回補(bǔ)自發(fā)瘤小鼠（PyMT;KO;tg）后，通過(guò)用化療藥物處理來(lái)觀察不同基因型小鼠對(duì)化療的反應(yīng)情況，發(fā)現(xiàn)敲除巨噬細(xì)胞中的IRENA可以提高腫瘤對(duì)化療的敏感性，回補(bǔ)IRENA可以逆轉(zhuǎn)該情況（圖1）。在機(jī)制研究方面，該研究發(fā)現(xiàn)IRENA是由IFN激活的信號(hào)通路Jak1-STAT1調(diào)控的，進(jìn)一步經(jīng)RNA pulldown實(shí)驗(yàn)及蛋白質(zhì)譜分析發(fā)現(xiàn)，與IRENA相互作用的功能蛋白是一個(gè)RNA感受器 - Protein kinase R（PKR）。IRENA通過(guò)兩個(gè)莖環(huán)結(jié)構(gòu)將PKR單體“吸引”在一起，促進(jìn)PKR形成同二聚體并發(fā)生磷酸化，而磷酸化的PKR可以激活NF-κB信號(hào)通路，導(dǎo)致巨噬細(xì)胞獲得促腫瘤的功能，而不影響STAT1活化作用下的抗腫瘤免疫。

圖1 巨噬細(xì)胞條件性修飾IRENA的自發(fā)成瘤小鼠的構(gòu)建及對(duì)化療的敏感性

該研究首次利用巨噬細(xì)胞條件敲除lncRNA的自發(fā)成瘤小鼠，揭示了化療可以重塑腫瘤生態(tài)系統(tǒng)，使巨噬細(xì)胞同時(shí)具有“雙刃劍”的促進(jìn)腫瘤進(jìn)展和抗腫瘤免疫的作用。而lncRNA IRENA可以調(diào)控巨噬細(xì)胞促腫瘤和抗腫瘤作用的走向，可以作為一個(gè)抗腫瘤/促腫瘤的開(kāi)關(guān)，同時(shí)也是充滿吸引力的提高化療敏感性、改善患者預(yù)后的靶點(diǎn)（圖2）。

圖2 該研究發(fā)現(xiàn)的機(jī)制示意圖

據(jù)悉，宋爾衛(wèi)院士、蘇士成教授是本論文的共同通訊作者，劉江醫(yī)師、勞麗燕博士和陳嘉寧博士為本文的共同第一作者。

原文鏈接：

https://dx.doi.org/10.1038/s43018-021-00196-7

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2 Bronte, V. & Murray, P. J. Understanding local macrophage phenotypes in disease: modulating macrophage function to treat cancer.?Nat Med?21, 117-119, doi:10.1038/nm.3794 (2015).

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