Lgr4介导的肺泡巨噬细胞极化在肺癌发生发展中的功能和机制研究

As the most abundant immune cells in lung tissues, alveolar macrophages (AMs) play crucial roles in maintaining pulmonary functions and diseases through their peculiar immune characteristics. Our preliminary data showed that Lgr4 is highly expressed in M2 like AMs. And the high expression of Lgr4 is also correlated with lung cancer formation and poor prognosis. Furthermore, the deficiency of Lgr4 will cause a M1 like macrophage polarization and reduce the growth of lung tumors in mouse model. Thus, we propose to systematically investigate the immune regulation of Lgr4 on macrophage polarization by FACS, ELISA and Immunohistochemistry assay. Then we will set up a spontaneous and xenograft lung cancer mouse model to investigate the influence of Lgr4 on tumor growth and tumor immune microenvirment in conventional and macrophage specific Lgr4 knockout mouse model. Finally, we will further explore the molecular mechanisms of Lgr4 regulated alveolar macrophage polarization and tumor formation in signal transduction, genetic transcription level through QPCR, Western blotting, ChIP and EMSA assay, which will lay a theoretical foundation for macrophage polarization and function regulation based anti-cancer immune therapy.

肺泡巨噬细胞（AMs）作为肺组织中最丰富的免疫细胞，其特殊的免疫学特性对于肺正常功能及相关疾病的发生具有重要作用。项目前期研究发现：Lgr4在AMs等M2型巨噬细胞中表达显著上升；Lgr4的高表达与肺癌的发生以及不良预后有着密切关系；Lgr4的敲除可以明显增加M1型巨噬细胞的极化，抑制小鼠体内肺癌的生长，表现出更强的抗肿瘤免疫功能。因此，本课题拟进一步综合采用免疫组化、流式细胞、ELISA等技术对敲除或过表达Lgr4的各类组织巨噬细胞表型进行全面评价，同时建立小鼠体内的自发和移植性肺癌模型，探讨全身及巨噬细胞特异性Lgr4敲除对小鼠体内肺癌生长的影响，全面评价Lgr4通过AMs对肿瘤免疫微环境的重要调控作用。最后我们将通过QPCR、免疫印迹以及ChIP、EMSA等技术对Lgr4调控肺泡巨噬细胞极化及肺癌发生的分子机制进行深入研究，为基于巨噬细胞极化及功能调控的肿瘤免疫治疗研究奠定基础。

以PD-1抗体为代表的免疫检查点阻断疗法在临床中取得的巨大成功，使得肿瘤免疫疗法成为继放疗、化疗以及靶向治疗以后，发展最为迅速的一类肿瘤治疗技术，然而免疫检查点阻断疗法在临床中的有效率仍有待进一步提高，因此深入探讨肿瘤免疫逃逸的分子机制对于提高肿瘤免疫治疗的临床效果具有十分重要的意义。项目研究发现，G蛋白偶联受体Lgr4的表达在M2型巨噬细胞中显著上升，且Lgr4及其配体Rspo1的表达与M2型巨噬细胞的极化以及肿瘤的不良预后呈正相关。在巨噬细胞中条件性敲除Lgr4可以显著抑制乌拉坦诱导的肺癌以及LLC和B16F10移植瘤的生长。进一步的组织学分析发现，Lgr4的敲除可以显著降低肿瘤组织中免疫抑制性的M2型巨噬细胞的比例，同时提高抗肿瘤的CD8阳性T细胞的比例。分子机制研究发现Lgr4可以通过非经典的Rspo/Lgr4/Erk/Stat3信号通路促进巨噬细胞的M2极化，而对于这些通路的阻断可以显著抑制肿瘤的生长，并协同提高PD-1抗体对于肿瘤的治疗效果，具有非常重要的应用前景。项目实施的过程中在Science Advances、Cancer Research、Cancer Immunology Research等知名杂志发表基金委标注的SCI论文9篇，授权国家发明专利2项，提高了我们在肿瘤免疫微环境调控以及肿瘤免疫治疗研究领域的学术影响力。项目实施期间培养博士后1名，博士研究生2名、硕士研究生6名，为相关领域培养了一批青年科技骨干。