責編丨迦漵
點評丨馬瑜婷、周鵬輝
腫瘤免疫微環境是近年來研究的熱點問題，靶向免疫療法在腫瘤治療中初顯成效。然而，免疫微環境中大量免疫抑制性細胞及其分泌因子的存在，導致腫瘤免疫耐受及治療手段的失敗。如何遏制這些免疫抑制細胞的功能，改善腫瘤免疫微環境，抑制免疫耐受，是提高免疫治療療效的重要突破點。
腫瘤微環境中的抑制性細胞，主要包括髓系來源的抑制性細胞（myeloid-derived suppressor cells ，MDSC），調節性T細胞（Treg），M2型巨噬細胞等，其中MDSC具有多種分化潛能，可以分化為M2巨噬細胞，促進Treg的形成和腫瘤血管新生，是導致結直腸癌免疫治療失敗和腫瘤復發的主要原因之一【1】。因此，靶向調控MDSC免疫抑制功能，探究具體分子機制，以此為基礎研發新型的腫瘤免疫療法可望為結直腸癌的治療提供新策略。
7月16日，Cancer Research在線發表了陸軍軍醫大學（原第三軍醫大學）李詠生教授團隊在腫瘤免疫微環境方向的題為A RIPK3-PGE2 circuit mediates myeloid-derived suppressor cell-potentiated colorectal carcinogenesis的研究成果，首次揭示了RIPK3-PGE2環路在結直腸癌免疫微環境中對MDSC的調控機制【2】。該工作一大亮點是發現RIPK3缺失的MDSC具有更強的免疫抑制功能，表達更高水平的PGE2（前列腺素E-2 ，Prostaglandin E2），而採用PGE2合成關鍵酶（COX）抑制劑或其受體拮抗劑治療逆轉了MDSC的抑制功能，在小鼠炎症相關性腸癌模型中取得顯著效果。
RIPK3是受體相互作用蛋白激酶（receptor interacting protein kinase）家族成員之一，與RIPK1形成壞死小體，激活MLKL，誘發細胞程序性壞死。RIPK3作為細胞程序性壞死的關鍵調控分子，在炎症和腫瘤中都發揮重要作用【3,4】。其可以促進炎症性腸病（IBD）腸道黏膜的修復，抑制炎症相關性結直腸癌的形成【5】。RIPK3與腸癌分期負相關，是結腸癌的重要預後因子。然而，RIPK3如何調控結直腸癌免疫微環境仍是待解之謎。
該論文以自發炎症相關性結直腸癌為實驗模型，發現RIPK3在MDSC中表達的下調，是導致腫瘤微環境中MDSC浸潤增多，促進腫瘤發生的重要原因，並且發揮主要作用的是粒性MDSC（g-MDSC）這類亞型。為探索RIPK3對MDSC的調控作用，研究者通過構建RIPK3敲除的小鼠結直腸癌模型、輻照嵌合模型、MDSC清除及抑制趨化實驗，證實了RIPK3通過調控MDSC發揮抑癌的功效。又經體外MDSC和CD8+T 細胞共培養實驗，驗證了RIPK3缺失的MDSC擁有更強的免疫抑制功能。通過質譜及蛋白免疫印跡法檢測，發現RIPK3缺失的MDSC分泌更多的PGE2，並激活了NF-κB-COX2-PGE2信號通路。
PGE2，作為花生四烯酸的代謝產物，是腫瘤微環境中的抑制性分子。它可以維持MDSC的免疫抑制功能。長期低劑量服用環氧合酶COX2（合成PGE2的關鍵限速酶）抑制劑阿司匹林可降低結直腸癌的發生率【6】。研究者發現腫瘤上清中PGE2可通過PKA-CREB軸進一步抑制MDSC中的RIPK3，並促進Arg-1的表達。而RIPK3的下調導致MDSC分泌更多PGE2，進而形成RIPK3-PGE2環路，免疫抑制功能進一步增強。實際上，這個調控環路也存在腫瘤細胞內。在小鼠結腸癌細胞株CT-26中，研究者發現PGE2也可以激活CAMP-CREB信號通路，抑制RIPK3的表達和活化。RIPK3活性被抑制後CT-26的增殖能力增強，並分泌更多的PGE2。除此之外，研究者發現RIPK3缺失的腫瘤微環境中高表達COX2，其產物PGE2不僅來源於MDSC，也來源於腫瘤細胞。結合上述說明RIPK3-PGE2環路也參與調控了腫瘤細胞的增殖。
最後，研究者還收集了臨床結直腸癌樣本，並分析了資料庫，發現MDSC上RIPK3的表達強度與腫瘤的分期負相關，RIPK3高表達和COX2低表達的人群擁有更長的生存期。值得注意的是，研究者還發現臨床結直腸癌一線靶向治療藥物：西妥昔單抗和貝伐珠單抗可以顯著上調MDSC的RIPK3表達水平。這為臨床靶向藥物的使用及機制探討提供了新的思路。
綜上所述，李詠生教授團隊的發現揭示了RIPK3-PGE2環路調控MDSC的分子機制，闡明了RIPK3對結直腸癌免疫微環境的調控作用，同時為靶向免疫治療提供了新的突破點。
據悉，博士生顏桂芳，博士後趙化侃，碩士生張琦為論文共同第一作者。陸軍軍醫大學第二附屬醫院臨床醫學研究中心副主任、腫瘤科教授李詠生和基礎醫學院繆洪明副教授為共同通訊作者。
專家點評
馬瑜婷（中國醫學科學院蘇州系統醫學研究所研究員，國家「優青」，中組部「青年千人」，江蘇省「傑青」）
細胞命運相關蛋白直接調控腫瘤免疫應答
Comments：對每個種群、個體、甚至細胞而言，「生存還是死亡」無疑是一個關鍵性的選擇。細胞死亡能以程序性的方式發生，包括凋亡（apoptosis）、程序性壞死（necroptosis）、焦亡（pyroptosis）、自噬樣細胞死亡（autosis）等。對不同細胞死亡方式及其分子機制的探索，加深了我們對多種疾病的認識，也有助於產生新型治療靶點。當細胞遭受嚴重的應激壓力，且凋亡信號途徑受阻時，細胞將啟動程序性壞死。此外，病毒或細菌感染，無菌性炎症等也能激活程序性壞死通路。
作為程序性壞死的核心分子之一，RIPK3（receptor-interacting serine-threonine kinase 3）可與RIPK1，FADD分子形成壞死複合物（又稱necrosome），從而激活mixed lineage kinase domain-like（MLKL）分子，最終導致細胞膜的破裂、細胞內容物（損傷相關分子模式，DAMP）的釋放及細胞死亡。此外，RIPK3還能藉助RIPK1-RIPK3-DRP1信號途徑激活炎症小體（inflammasome），促進炎性細胞因子的分泌，而這一調控作用與壞死無關。
腫瘤治療策略主要包括：誘導癌細胞死亡，阻止癌細胞的增殖和轉移，激活抗腫瘤免疫應答等。多項研究表明：RIPK3分子在腫瘤的發生、發展及治療過程中都發揮著重要作用。值得注意的是，大多數腫瘤細胞系的RIPK3蛋白水平較正常細胞顯著降低。導致這一現象的可能機制包括：
1）RIPK3啟動子區域高度甲基化導致的轉錄沉默；
2）RIPK3所需轉錄因子（如CREB，Sp1等）的表達或活化受抑制。
沉默RIPK3表達是腫瘤細胞避免死亡、產生抗藥性的重要機制之一。RIPK3對免疫細胞的分化、功能及死亡有何影響？腫瘤微環境是否能影響RIPK3的表達？相關分子機制如何？對腫瘤免疫應答有何影響？陸軍軍醫大學新橋醫院的李詠生教授、生化與分子生物學系的繆洪明教授近期合作，圍繞這些重要問題開展了積極探索。相關研究成果發表於Cancer Research雜誌。利用AOM-DSS誘導的腸炎-腸癌模型，他們發現結直腸癌組織中CD45+免疫細胞的比例較正常結直腸組織顯著增多。其中，CD11b+Gr1+的MDSC細胞增多最為顯著，而其RIPK3的表達水平顯著下降。Ripk3-/-小鼠，或接受Ripk3-/-骨髓移植的小鼠腸癌發病更嚴重。RIPK3的缺陷不影響MDSC的死亡，但可以促進其增值，誘導其優勢性的分化成巨噬細胞（而非DC），並增強其對CTL殺傷活性的抑制功能。通過細緻的分析，該團隊揭示了Ripk3-/-MDSC能促進NF-κB p65及COX2上調，增強PGE2的合成，發揮其免疫調控作用。此外，該團隊還發現PGE2能通過EP receptor-PKA-CREB途徑抑制RIPK3表達，形成正反饋促進腫瘤發展。
該研究發現，腫瘤微環境中PGE2是調控RIPK3表達的關鍵分子；證實了RIPK3不僅能調控程序性壞死及炎症，還能直接調控免疫細胞的增殖、分化及功能，並影響腫瘤免疫應答。這一工作凸顯了針對RIPK3分子進行腫瘤靶點治療的可行性和重要性，為後續研究提供了重要的理論及實驗依據。
周鵬輝（中山大學教授，中組部「青年千人」，中山大學百人計劃青年傑出人才，廣東省「珠江人才計劃」領軍人才）
RIPK3非壞死通路依賴性調控腫瘤免疫
Comments：腫瘤微環境的存在不僅促進腫瘤的發生、轉移，也是抗腫瘤免疫治療的主要障礙。因此，靶向腫瘤微環境的治療一直以來都是腫瘤研究領域密切關注和致力發展的一個方向。腫瘤微環境主要由腫瘤細胞、免疫抑制細胞及其分泌的因子組成，其中，髓系來源抑制細胞（MDSC）是近年來研究最為廣泛和熱點的免疫抑制細胞群體。其來源於骨髓祖細胞和未成熟髓細胞，正常情況下，可以分化為成熟的樹突狀細胞、巨噬細胞和粒細胞，發揮正常免疫功能；在腫瘤、炎症等病理條件下，髓系來源的前體細胞成熟受阻，停留在各個分化階段，成為具有免疫抑制功能的MDSC，並在細胞因子的作用下被募集、遷移、擴增，參與免疫逃逸、免疫耐受及炎症反應等，貫穿整個疾病過程。MDSC是腫瘤免疫治療失敗的真兇之一，所以靶向MDSC的免疫治療無疑是提高免疫治療療效的重要手段。
7月16日，Cancer Research雜誌在線發表了陸軍軍醫大學（原第三軍醫大學）李詠生教授團隊，題為A RIPK3-PGE2 circuit mediates myeloid-derived suppressor cell-potentiated colorectal carcinogenesis的研究論文。該研究在自發炎症相關性腸癌模型中，發現腫瘤微環境中MDSC內存在受體相互作用蛋白激酶3（RIPK3）-PGE2惡性環路，可導致MDSC的浸潤增加和功能增強，從而促進結直腸癌的發生。
RIPK3作為程序性壞死的關鍵調控分子，是現今這一領域的熱門問題。在以往的認識中，細胞死亡分為細胞凋亡和細胞壞死。前者由受體介導，細胞出現核固縮，核碎裂，最後形成凋亡小體，一般不引起炎症反應。而細胞壞死是受到外界理化因素直接導致細胞腫脹破裂死亡，伴隨炎症反應。近年來發現一種介於兩者之間的細胞死亡方式，由受體介導，但細胞呈現壞死的形態。研究者發現了RIPK3在程序性壞死過程中起到關鍵的調控作用。當死亡受體被激活，死亡結構域募集RIPK1和RIPK3結合，形成壞死小體，進一步活化下遊底物MLKL，導致細胞程序性壞死。
RIPK3誘發的細胞壞死，在炎症中發揮重要作用，但在腫瘤中的作用不甚明確。研究顯示，它是一把雙刃劍，促進胰腺癌的形成，卻抑制肝癌和結直腸癌的發生。RIPK3對免疫的調控作用更是未解之謎。
該論文研究者通過構建小鼠自發炎症相關性腸癌模型，發現腫瘤微環境中MDSC上RIPK3表達降低。RIPK3下調後，NF-κB信號通路被激活，MDSC產生更高水平的COX2，同時分泌更多的PGE2。而PGE2增多，可促進MDSC的活化。令人振奮的是，研究者發現，PGE2正是MDSC內RIPK3下調的罪魁禍首，它通過與MDSC上EP2受體結合，活化CAMP-CREB信號通路，抑制RIPK3的表達和活性。因此，這形成了一個促癌的惡性循環。且最精彩的是，這個環路不僅發生於MDSC內，也存在於腫瘤細胞內，綜合調控了複雜的腫瘤免疫網絡微環境。所以靶向RIPK3-PGE2環路，以此為基礎研發新型免疫治療藥物，可抑制MDSC功能，恢復T細胞的殺傷功能，進而增強免疫治療的療效。
研究者又結合臨床樣本檢測和資料庫分析，揭示了MDSC內RIPK3的表達跟臨床分期負相關，且RIPK3高表達COX2低表達的結直腸癌人群預後更好，生存期更長。有趣的是，研究者發現靶向治療藥物西妥昔單抗和貝伐珠單抗可以上調MDSC內RIPK3的表達水平，這為臨床靶向藥物的使用提供了新的依據。
總的來說，該論文著眼於近年備受關注的細胞程序性壞死和腫瘤免疫微環境的關係，揭示了結直腸癌腫瘤免疫微環境中MDSC發揮抑制功能及促癌的分子機制，豐富了我們對免疫治療手段的認識，為腫瘤免疫治療，甚至聯合靶向治療提供了新的思路。
通訊作者簡介：
李詠生，華中科技大學同濟醫學院醫學博士，美國哈佛醫學院博士後，陸軍軍醫大學新橋醫院臨床醫學研究中心副主任，腫瘤學教授、博士生導師、主任醫師，兼任陸軍軍醫大學生物化學與分子生物學教研室教授、博士生導師。研究方向：脂質代謝組學與腫瘤免疫。李教授是第十二批國家 「青年千人」、中國臨床腫瘤學會CSCO首批「35歲以下最具潛力青年腫瘤醫生」入選者、重慶市首批「青年專家工作室」領銜專家。主持國家自然科學基金面上項目、重慶市留學回國人員創新創業資助計劃重點項目等課題7項，在研經費1300餘萬元，參與課題及申請專利15項。發表文章50餘篇，以第一/通信作者在Immunity、Nature Communications、Annals of the Rheumatic Diseases、Cancer Research、Cell Reports等雜誌共發表SCI論文22篇，論文被Nature、Science、Cell、PNAS等雜誌引用1500餘次，2篇論文被F1000收錄。李教授兼任美國免疫學家協會(AAI)、美國微生物學會(ASM)、美國癌症研究協會(AACR)、歐洲腫瘤免疫協會(EATI)會員、重慶市免疫學會理事、重慶市免疫學會代謝免疫專委會主任委員、重慶市中西醫結合學會腫瘤免疫治療專委會委員；Frontiers in Immunology副編輯；Current Cancer Therapy Reviews客座編委；Cancer Research、Critical Care Medicine、Cancer Letters等15個SCI雜誌特邀審稿人。
參考文獻
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2. Yan G, Zhao H, Zhang Q, Zhou Y, Wu L, Lei J, Wang X, Zhang J, Zhang X, Zheng L, Du G, Xiao W, Tang B, Miao H, Li Y.A RIPK3-PGE2 circuit mediates myeloid-derived suppressor cell-potentiated colorectal carcinogenesis.Cancer Res2018, July 16, doi: 10.1158/0008-5472.CAN-17-3962.
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6. Zelenay S, van der Veen AG, Bottcher JP, Snelgrove KJ, Rogers N, Acton SE, et al. Cyclooxygenase-Dependent Tumor Growth through Evasion of Immunity.Cell2015;162:1257-70.