酪氨酸磷酸酶PRL-3基因免疫中乳腺肿瘤免疫抑制微环境的变化及其作用探讨

Phosphatase of regenerating liver (PRL)-3 is highly expressed in multiple cancers and plays important roles in cancer development, and is a potential target for cancer therapy. Our previous work demonstrated that PRL-3-targeted DNA vaccine could generate significantly preventive and therapeutic effects on the growth of breast cancer expressing PRL-3(D2F2/PRL3) through the induction of cellular immune responses to PRL-3. We also evaluated the potential of immunization with PRL-3 protein, but no significant therapeutic or preventative effect was obtained on tumor growth. Also we incorporated different molecular adjuvants into PRL-3 vaccine for expressing the fusion proteins and found that these adjuvant molecules didn't significantly improve the antitumor activity of PRL-3 vaccine, but enhanced the production of PRL-3 antibodies and IL-10 in immunized mice. Up to now, the mechanism of resistance and suppression of antitumor immune response in the adjuvants-PRL-3 DNA vaccine and PRL-3 protein vaccine is still elusive, and the tumor immune microenvironment in the immunized mice also needs to be investigated. We will intensively address the above issues by in vivo and in vitro assays to uncover the molecular and cellular mechnisms of the antitumor immne responses and the immnosuppressive tumor microenvironment in the PRL-3-targeted DNA and protein vaccination. We also attempt to explore the preventive or therapeutic strategies combining the components of tumor immune microenvironment deleption with PRL-3-targeted anticancer vaccines. Overall, these studies may shed light on the development of new anticancer treatments and the research on the PRL-3- or immnosuppressive moleculars-targeted drug.

酪氨酸磷酸酶PRL-3在多种肿瘤中高表达，促进肿瘤的发生、侵袭和转移，已成为潜在的治疗靶点。我们前期研究从体液免疫和细胞免疫角度探讨了靶向PRL-3基因免疫的抑瘤机制，发现单纯PRL-3基因免疫以细胞免疫为主对小鼠D2F2/PRL-3乳腺肿瘤生长具有显著、特异的预防和治疗作用，并优于伴随抗体产生的PRL-3常规蛋白免疫组和伴随IL-10升高的佐剂分子-PRL-3融合基因免疫组。本项目拟在上述工作基础上，从肿瘤免疫抑制微环境的角度阐述靶向PRL-3的基因免疫抑瘤机制，运用细胞分子生物学方法和系列体内、外实验，检测相关典型免疫抑制分子和细胞在各靶向PRL-3免疫组中表达变化，并辅以特定免疫抑制细胞或分子的删除作用，观察该免疫联合应用的抑瘤优化效果以明确该乳腺肿瘤免疫抑制微环境在靶向PRL-3基因免疫中的作用；以期为提高和发展新的肿瘤治疗方案奠定基础，为研发针对PRL-3的靶向药物提供理论依据。

本项目前期工作发现靶向PRL-3的预防免疫及治疗免疫均可抑制D2F2/PRL3乳腺癌细胞在BALB/C小鼠脂肪垫内的成瘤能力，但佐剂分子-PRL-3融合基因免疫（K-T-PRL3和K-PRL3-MT等）与单纯PRL-3基因免疫（K-PRL3）相比并无明显增强抑瘤的优势，因此我们假设在这样的免疫组别中存在肿瘤免疫抑制微环境来拮抗肿瘤免疫反应。本项目选定K-T-PRL3和K-PRL3-MT融合基因免疫组来探讨肿瘤免疫抑制微环境是否存在。按照前期工作中已建立好的动物模型及流程行靶向PRL-3的相关基因、蛋白预防免疫及基因治疗免疫，分析了调节性T细胞（Treg）、髓源性抑制细胞（MDSC）在各组小鼠外周血、肿瘤、脾脏中的表达水平；CD25、Gr-1单抗特异性删除小鼠Treg、MDSC细胞，观察联合免疫对肿瘤免疫效果的影响。通过流式细胞分析，除基因预防免疫中K-T-PRL3组小鼠脾脏、外周血、肿瘤组织中MDSC表达均高于K-PRL3组外，基因、蛋白预防免疫及基因治疗免疫各组别间Treg、MDSC在小鼠脾脏、外周血、肿瘤组织中的表达均无明显差异。K-T-PRL3+CD25和K-PRL3-MT+CD25 Treg删除组小鼠脾脏中Treg表达低于未删除组及抗体对照组，与其它组别相比具有明显抑制肿瘤生长优势，并伴有脾脏组织IFN-γ、IL-4、IL-10的升高，及脾脏、肿瘤组织MDSC的降低。K-T-P3+Gr-1和K-P3-MT+Gr-1 MDSC特异性抗体删除组脾脏、外周血MDSC表达均低于删除抗体对照组，而肿瘤组织中MDSC与对照组相比无明显差别，且与对照抗体删除组、未删除组相比均无明显抑瘤优势，反而有加速肿瘤生长趋势，并伴有脾脏IL-10升高，而删除组中脾脏Treg表达与抗体对照组相比无明显差别。提示Treg、MDSC在靶向PRL-3的抗肿瘤基因免疫的肿瘤微环境中具有一定的免疫抑制作用，进一步表明肿瘤组织中的MDSC对肿瘤免疫抑制微环境的形成具有更重要作用，也提示我们下一步在肿瘤局部抑制MDSC的生成来优化靶向PRL-3的抗肿瘤免疫治疗方案。本项目研究的结果对于肿瘤的免疫治疗具有一定的参考价值，为进一步优化靶向PRL-3的抗肿瘤免疫治疗方案提供了一定的理论依据，扩展了PRL-3的研究领域，对于Treg、MDSC细胞的相关研究也具有理论参考价值。