小鼠乳腺癌干细胞通过重编辑免疫逃逸机制的研究

Cancer Stem cells (CSCs) are defined as a subpopulation of cells found within a tumor that have the characteristics of self-renewal and pluripotency. CSCs are believed to be critical for cancer initiation, progression, recurrence and metastasis. The cancer immunoediting theory describes a broader view of the relationship between immunity and cancer during cancer development. Our previous study suggested that 4T1 ALDHbr cells possess CSC characteristics. Meanwhile, an interesting phenomenon was found for the first time that the ratio of 4T1 ALDHbr subpopulation increased with the development of a primary tumor in Balb/c mice. Therefore, we speculate that this group of cancer stem cells was immunoedited and escaped. However, the frequency of ALDHbr tumor cells was found decreased as the cancer progressed in Balb/c nude mice with T-lymphocyte immune deficiency. We further speculate that T lymphocyte subsets may be the crucial effector cells responsible for cancer stem cell immunoediting. Currently, the research on immunoediting of cancer stem cells has not been reported. In this study, we choose 4T1 mouse model of breast cancer to study the interaction of CSCs and immunoediting for the first time. We will explore the role of immunoediting in CSCs with a focus on T lymphocyte subsets and investigate the possible mechanisms from the perspective of cytokines.

肿瘤干细胞具有自我更新与多向分化潜能，与肿瘤的发生、发展、复发及转移密切相关。肿瘤免疫编辑理论揭示了机体免疫系统与肿瘤细胞的相互作用最终导致了肿瘤的进展。我们此前的研究已证实在小鼠乳腺癌细胞系4T1中 ALDHbr细胞具有肿瘤干细胞的特点，并首次发现在免疫功能正常的小鼠体内，原发肿瘤中4T1 ALDHbr细胞的比例随着肿瘤进展逐渐增高。我们推测这群肿瘤干细胞受到了免疫系统的“编辑”，发生了免疫逃逸。我们还发现在T细胞缺陷的裸鼠体内，肿瘤中4T1 ALDHbr细胞的比例随着肿瘤进展反而下降。因此，我们进一步推测T细胞可能是“编辑”4T1 ALDHbr细胞的主要效应细胞。目前关于免疫系统“编辑”肿瘤干细胞的研究尚未见报道，本项目以4T1小鼠乳腺癌作为肿瘤模型，首次将肿瘤干细胞与免疫编辑相结合，探索免疫系统特别是T细胞亚群对4T1 ALDHbr细胞的“编辑”作用，并从细胞因子角度初步探讨其机制。

肿瘤干细胞与肿瘤增殖，复发和转移密切相关。肿瘤免疫编辑理论认为肿瘤的发生、发展是一个机体免疫系统与肿瘤细胞相互作用的动态过程。我们首次发现在免疫功能正常的Balb/c小鼠体内，原发肿瘤组织中具有肿瘤干细胞特点的4T1 ALDHbr细胞的比例随着肿瘤进展逐渐增高。而在T细胞免疫缺陷的Balb/c 裸鼠体内，其比例随着肿瘤进展反而下降。流式细胞仪检测发现在Balb/c小鼠体内CD8+TL随着肿瘤进展而逐渐下降。我们推测这群肿瘤干细胞可能受到了CD8+TL “免疫编辑”。通过流式细胞仪分选出CD8+TL后与普通4T1细胞共培养后，检测4T1 ALDHbr细胞的比例明显降低（p<0.05）。删除Balb/c小鼠体内CD8+TL后，这群肿瘤干细胞比例明显升高（p<0.05），因此，本研究认为4T1 ALDHbr可以被CD8+TL优先杀伤。IFN-γ是CD8+TL分泌的主要细胞因子，ELISA检测发现IFN-γ在Balb/c小鼠体内随着肿瘤进展而逐渐降低，推测IFN-γ可能免疫编辑肿瘤干细胞。IFN-γ处理4T1细胞后，流式细胞仪检测4T1 ALDHbr细胞的比例明显下降（p<0.05），Western blot检测发现ALDH1A1蛋白表达也明显减少。而且，IFN-γ可以明显减少4T1肿瘤细胞球的形成，但对4T1细胞增殖无明显影响。本研究通过Transwell检测发现IFN-γ可以明显降低4T1细胞侵袭能力。细胞免疫荧光实验结果表明IFN-γ可以明显降低4T1细胞中ALDH1蛋白表达，但Real-Time PCR检测并未发现IFN-γ可以明显降低ALDH1A1 mRNA的表达。因此，本研究认为IFN-γ可以免疫编辑小鼠乳腺癌干细胞，有望通过免疫干预为肿瘤干细胞的靶向治疗提供一种新的靶点和途径，具有重要的理论意义和实际应用价值。