肝星状细胞调控髓系来源抑制性细胞的分化、迁移及功能进而促进肝癌的生长

Immune escape can be further induced through the interaction of cancer cells, stromal cells, immune cells and inflammatory factors in tumor microenvironment. In our previous study, we observed that hepatic stellate cells (HSC) can create an local immunosuppressive environment to promote hepatocellular carcinoma (HCC) growth, which significantly increased myeloid-derived suppressor cells (MDSC) proportion in the spleen and tumor tissue, however, the relationship between HSC and MDSC in the HCC microenvironment is still unclear. In the pre-experiment, HSC can induce MDSC differentiation by PGE2 secretion, promote MDSC mobilization through the SDF-1/CXCR4 axis and enhance its immunosuppressive activity. This project intends to explore molecular mechanisms regulating MDSC differentiation, mobilization and immunosuppressive activity by HSC: 1, clarify HSC-induced MDSC differentiation and the mechanism of PGE2 mediated by EP receptor involved in HSC mediated MDSC differentiation 2, identify how HSC mediate MDSC recruitment to the tumor microenvironment through SDF-1/CXCR4 axis and promote the growth of liver cancer; 3, explain the promoting effect of HSC on the immunosuppressive activity of MDSC. Our aim is not only to clarify regulatory mechanism of MDSC mediated by HSC in the tumor microenvironment, but also to provide theoretical basis for HCC immunotherapy.

肿瘤微环境中肿瘤细胞、基质细胞、免疫细胞、炎症因子之间交互作用进一步促进肿瘤的免疫逃逸。我们前期研究明确肝星状细胞HSC能营造局部免疫抑制微环境促进肝癌发生发展， 显著上调脾脏和肿瘤组织中髓系来源抑制性细胞MDSC比例，然而肿瘤微环境中HSC是如何调控MDSC的，尚不清楚。预实验发现HSC能够通过分泌PGE2诱导MDSC分化，通过SDF-1/CXCR4轴促进MDSC迁移，并增强其免疫抑制活性。本课题拟探讨HSC对MDSC分化、迁移及免疫抑制功能三方面影响的具体调控作用及机制：1、明确HSC诱导MDSC的分化及PGE2通过EP受体介导此现象的作用机制；2、阐明HSC如何通过SDF-1/CXCR4生物轴募集MDSC到肿瘤微环境促进肝癌生长；3、解释HSC增强MDSC免疫抑制活性及具体作用机制。通过研究期望阐明肿瘤微环境中HSC对MDSC的调控模式及分子机制，为肝癌的免疫治疗提供理论依据。

肝星状细胞（hepatic stellate cell，HSC）是肝癌微环境中重要的非实质细胞。活化的HSC具有免疫调节能力，能够诱导免疫抑制细胞的产生，促进肝癌的发生、发展、复发转移。髓系来源抑制性细胞MDSC是具有免疫负调控作用的免疫抑制细胞，我们前期研究发现活化的HSC能促进肝癌的发生发展，促进肿瘤微环境中MDSC的蓄积，然而肿瘤微环境中HSC是如何调控MDSC的，尚不清楚。本课题通过体内外实验研究HSC对MDSC分化、迁移以及免疫抑制功能的具体调控作用及机制，我们发现： 1）HSC条件培养基诱导骨髓细胞向MDSC分化，促进G-MDSC和Mo-MDSC的扩增，且HSC诱导的MDSC通过上调iNOS，Arg-1和IL-4Rα表达增强了MDSC免疫抑制活性, 能够抑制T细胞的增殖；利用COX-2抑制剂或EP4拮抗剂，证实HSC通过PGE2/EP4轴诱导MDSC的扩增。在小鼠皮下肝癌移植模型中，利用COX2抑制剂处理HSC后与肝癌细胞共移植，发现HSC促肿瘤生长的能力以及诱导肿瘤微环境中的MDSC及其亚群的能力均受到明显抑制。2）HSC条件培养基对荷瘤小鼠骨髓细胞和脾脏细胞中MDSC有显著性的趋化作用。趋化因子蛋白芯片结果表明HSC主要含有趋化因子CCL2，SDF-1，CXCL1，CXCL5。结合MDSC表面高表达的趋化因子受体，通过使用趋化因子中和抗体和趋化因子受体抑制剂，我们进一步证明了 HSC通过分泌SDF-1作用于MDSC的CXCR4受体促进MDSC的迁移。随后，我们建立小鼠原位肝癌移植模型，通过小动物活体成像检测MDSC在荷瘤小鼠中的迁移情况，体内证实HSC通过SDF-1/CXCR4信号轴诱导MDSC的迁移。上述研究探讨了肝癌微环境中HSC与MDSC及亚群的关系，为肝癌的免疫治疗提供新的理论基础。此外，我们还发现3）尼克酰胺 N-甲基转移酶（NNMT）异常高表达与患者远处转移等不良预后显著相关。活化的HSC通过上调肝癌细胞中的NNMT进而影响CD44的表达促进肝癌细胞的迁移侵袭。我们从转录水平和蛋白水平揭示了NNMT调控CD44表达的具体机制，首次阐明了NNMT/CD44v3轴在促进肝癌侵袭转移中的作用。研究结果揭示了HSC促进肝癌发生转移的新机制，NNMT有望成为肝癌治疗的一个新的靶点。