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【呼吸效应】肝肿瘤如何避免自然杀伤细胞的“捕杀”?

NK细胞:正常细胞的“守卫”

人体有多种类型的细胞,自然杀伤细胞(Natural killer cells,NK cells)是其中非常“奇妙”的。NK细胞是在机体抗肿瘤过程中发挥重要作用的有效性免疫细胞。可以直接识别和攻击肿瘤细胞,通过分泌活性因子间接促进机体其他类型的免疫细胞对抗肿瘤细胞。因此,NK细胞在肿瘤免疫治疗中的价值已经得到广泛认可。

但是,仍有必要进一步探讨一些肿瘤细胞为躲避机体NK细胞的攻击而逐步发展、引起侵犯转移、严重危害人体健康的机制。威廉莎士比亚,Northern Exposure(美国电视剧),健康)此前,科学家们研究了肿瘤细胞分泌的前列腺素E2(prostaglandin E2)、转化生长因子-(TGF-)、白细胞介素110

线粒体破裂,NK细胞“失败”

近年来,代谢、调节、免疫、肿瘤等越来越受到重视,线粒体也是细胞代谢的中枢。因此,NK细胞线粒体的研究也备受关注。

近日,中国科技大学生命科学学院威海明教授和钱志强教授课题组与安徽医科大学第一附属医院前叶本主任合作,发现肿瘤免疫逃逸的新机制————肝癌患者肿瘤组织内NK细胞线粒体断裂,导致自身抗肿瘤功能丧失。这项研究为基于NK细胞的肿瘤免疫治疗提供了新的战略和新的靶点。

研究人员利用电镜和激光共聚焦技术发现正常NK细胞和肿瘤组织内部NK细胞线粒体形态之间存在明显差异。正常NK细胞的线粒体表现为管状线性,肿瘤组织内部的NK细胞线粒体表现为雕像颗粒。研究人员认为,这种形式的变化与肿瘤组织内部NK细胞活性的减少和肿瘤清除能力的减弱密切相关。

图1正常NK细胞线粒体表示管状(左半球、绿色),肿瘤渗入NK细胞线粒体,形成雕像(右半球、绿色) (郑小浩提供全景照片。王国燕,陈雷艺术)

“缺氧”是NK细胞战斗力下降的重要原因

研究人员发现,肿瘤微环境的缺氧状态是诱导NK细胞线粒体破裂的重要原因。动态相关蛋白1 (Dynamin-related Protein-1,Drp-1)是线粒体分裂的分子开关,肿瘤部分缺氧可持续刺激NK细胞的DRP-1,引起线粒体的过度分裂,进行碎片化。研究人员还发现,缺氧过度激活NK细胞的重要信号通路mTOR,诱导Drp-1的活性,最终导致NK细胞活性降低和肿瘤杀伤能力减弱。

肝癌人中肿瘤局部缺氧现象严重的患者,肿瘤组织NK细胞的浸润也较少,偏向于“冷”肿瘤,术后生存期也更差。通过MTOR或Drp1抑制剂预处理,可以在肿瘤微环境中显著改善NK细胞的线粒体形态和呼吸效果,消除肿瘤的能力也有很大提高。

该研究从新陈代谢的角度解读了肿瘤源NK细胞功能混乱和免疫逃逸的新机制,为提高NK细胞的免疫治疗提供了新的策略。

相关成果最近以“mitochondrial fragmentation limits natural killer cell-based tumour immuno surveillance”为题发表在《自然免疫学》 (nana(

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