趋化因子CXCL4抑制肿瘤细胞免疫的分子机制研究

Intestinal cytotoxicity and tumor relapse after chemotherapy is still a major scientitic challenge in onlogy. We firstly reported that activation of p38-MAPK by CXCL4/CXCR3 axis contributes to p53-dependent intestinal apoptosis initiated by 5-fluouracil (5-FU). Importantly, CXCL4 also mediates tumor regrowth after chemotherapy by suppression of tumor immunity. We have produced anti-CXCL4 monoclonal antibody and demonstrated that it reduced the incidence, severity and duration of chemotherapy-induced diarrhea and suppressed the tumor growth in synergy with 5-FU. Understanding the molecular mechanism of CXCL4 in suppression of tumor immunity holds the key to confirm CXCL4 as a new drug target for cancer therapy. We will carry out the expression analysis of CXCL4 in colon-cancer samples of patients to verify their clinical relevance. In addition, using CXCL4-modified colon-cancer cell lines to generate tumor-bearing mice, we will establish the relavence of expression level of CXCL4, tumor growth rate, and production of cytotoxitic T lymphocyte (CD8+CTL). Furthermore, using CXCL4 receptor knockout mice, we will confirm the inhibitory role of CXCL4 in production of CD8+CTLs and/or stimulation of their apoptosis by combination of in vitro and in vivo design of experiments. The molecular signal pathways of CXCL4 affecting CD8+CTL proliferation and/or apoptosis will be determined by analysis of expression and activation of relevant molecules in the parthways.

结肠癌化疗后肠道毒副作用和复发是肿瘤领域重大科学问题。我们首先报道了趋化因子CXCL4通过激活p38-MAPK导致p53依赖性肠道粘膜上皮细胞凋亡，是化疗性腹泻（CID）的关键启动因子；同时，CXCL4还影响肿瘤免疫功能，促进结肠癌生长；我们制备的抗CXCL4单克隆抗体同时具有防治CID和协同氟尿嘧啶（5-FU）抑制结肠癌生长的双重疗效。阐明CXCL4抑制免疫功能的分子机制，是确认CXCL4为抗肿瘤新药靶点亟待解决的关键问题。为此，我们将开展CXCL4在结肠癌病人标本的表达规律研究；使用改造后不同CXCL4基因型结肠癌细胞株，建立荷瘤小鼠模型，获得CXCL4表达水平、肿瘤生长速率、和细胞毒T细胞（CD8+CTL）产生数量之间的相关性数据；使用CXCL4受体敲除鼠荷瘤模型，通过体内体外实验，确认CXCL4抑制CD8+CTL产生和/或促进CD8+CTL凋亡的作用，发现CXCL4作用的信号通路。

趋化因子CXCL4是CXC趋化因子家族的成员，主要由活化的血小板产生。此外淋巴细胞，肥大细胞和肿瘤细胞等也分泌CXCL4。基于CXCL4对肿瘤血管内皮细胞增殖的抑制作用，目前CXCL4被普遍认同的作用为抑制肿瘤新生血管的形成而抑制肿瘤生长。然而，与此矛盾的是，临床肿瘤病人随病程进展，与健康人相比，高浓度或低浓度的CXCL4浓度均被检测到。因此，CXCL4与肿瘤进展的关系目前还没有统一的结论。前期的研究结果表明结肠癌细胞产生的CXCL4通过作用于小鼠CD8+CTL细胞加速化疗后肿瘤生长。而CXCL4与肿瘤免疫的关系目前还未见报道。. 本基金发现，CXCL4-/-和C57BL/6荷瘤小鼠体内CXCL4的高表达能够促进肿瘤生长。而对于CXCR3-/-小鼠，高表达的CXCL4对肿瘤生长没有显著影响。此外，CXCL4减少了CD8+CTL的增殖，IFN-γ的分泌，增强了CD8+CTL 的凋亡和程序性死亡1（PD-1）表达。相反，CXCL4促进了Tregs的增殖，TGF-β的表达，并降低了Tregs（不包括CXCR3-/-小鼠）中PD-1的表达。值得注意的是，在脾脏和肿瘤浸润性CD8+CTL和Treg中均观察到了CXCL4的这些作用。. 本基金证实了非血小板衍生的CXCL4通过CXCR3对肿瘤免疫的负调控作用，从而可能使癌细胞逃避宿主免疫系统，这些研究结果表明CXCL4/CXCR3信号轴可能成为结直肠癌免疫疗法的新靶标。