结直肠癌中SIRT1高表达的幼稚型粒细胞的形成机制及其作用研究

The role of immune system in colorectal cancer (CRC) has been realized for a long time, but recent studies showed that CRC patients had no response for the treatment of anti-PD-1 antibody. The phenotype is mainly due to that the immune system in most of CRC patients is kept at a strong immune-suppressive status. Here we firstly demonstrated that there was a group of immature granulocytes with high SIRT1 expression in CRC primary tumor tissues, which was named SIRT1hi-imG. Our preliminary data based on a small sample size also showed that the number of SIRT1hi-imG is negative correlated with the anti-tumor immune response, especially T cells activities, in CRC patients. The projects plan to confirm the association in a large sample size, explore the mechanism on SIRT1 induced the formation of SIRT1hi-imG and figure out how SIRT1hi-imG inhibit the anti-tumor activities of T cells. What is important, we will establish the CRC humanized mice model to study the possibilities of tumor-immunology therapies targeting SIRT1hi-imG alone and its combination with anti-PD-1 antibody.

免疫系统在结直肠癌中（CRC）的重要作用早已被认识到，但CRC对于PD-1等抗体的免疫治疗会产生自发耐药，主要原因是大部分CRC患者机体的免疫抑制作用较强，这其中的具体机理尚不清楚。在我们前期研究中，首次发现在CRC肿瘤组织中有一群SIRT1高表达的幼稚型粒细胞（SIRT1hi-imG），这群细胞与机体的抗肿瘤活性尤其是T细胞活化程度呈负相关。本课题拟在临床大样本中验证其相关性，揭示CRC中SIRT1诱导幼稚型粒细胞形成机制，证明SIRT1是否在表观遗传学上通过降低粒细胞分化的关键转录因子C/EBPε乙酰化水平来干扰粒细胞的正常分化，并找出SIRT1hi-imG抑制机体免疫活性的主要途径。更为重要的是，我们将通过免疫系统重建的方法在免疫缺陷的NSG小鼠中建立CRC的人源化动物模型，探索以SIRT1hi-imG为靶标的免疫治疗及与PD-1抗体相结合的联合免疫疗法在CRC中的可行性。

在我们前期研究中，首次发现SIRT1在结直肠癌中表达具有表达且与预后呈负相关性，可以作为CRC 患者预后效果的独立评估因子。本课题在临床大样本中进一步验证了SIRT1在结直肠癌中的高表达与肿瘤微环境中肿瘤相关巨噬细胞的浸润增加和CD8+T细胞的浸润减少其相关性，揭示CRC中SIRT1诱导肿瘤免疫微环境的改变。为进一步探究SRTI1高表达肿瘤细胞对单核/巨噬细胞的调控机制，我们同时富集了基于不同SIRT1表达患者的术前外周血单核细胞，RNA-seq结果显示CXCR4在SIRT1中高表达患者的外周血单核细胞中表达升高，提示CXCR4可能在促进单核细胞迁移过程中发挥重要作用。在体外实验中我们构建了人结直肠癌细胞类器官培养平台，并分别检测肿瘤组织与类器官中SIRT1的表达水平，发现结直肠肿瘤组织与类器官中SIRT1的表达水平相一致。我们进一步建立了巨噬细胞-CD8+T 细胞- PDO体外共培养体系，用于在体外模拟肿瘤微环境并探讨在结直肠癌中的SIRT1对CD68+巨噬细胞迁移以及CD8+T 细胞的增殖的影响。共培养结果显示出SIRT1在CRC中通过调控巨噬细胞的功能调节CD8+T的杀伤作用。另一方面，共培养体系中巨噬细胞迁移数目较SIRT1-low PDO明显增加，并呈现出具有肿瘤抑制作用的M2表型。SIRT1通过CXCR4/CXCL12信号通路调控巨噬细胞的富集。此外本课题组还发现肿瘤组织中SIRT1与长链非编码RNA NEAT1竞争性结合miR-34a,通过Wnt/β-catenin信号通路调控结直肠癌发生发展。同时我们在临床大样本中发现结直肠癌患者术后髓样细胞CD16表达水平的降低会导致患者不良预后。进一步的分选发现CD16降低的髓系细胞这是一群不成熟的中性粒细胞。综上所述，本研究揭示了SIRT1表达在结直肠癌中对肿瘤免疫环境的影响及机制，同时为CD16低表达不成熟中性粒细胞的靶向治疗在CRC中提供可行性。