肿瘤细胞/靶细胞在与免疫细胞形成cell-in-cell结构中的作用及其机制研究

Recently, viable immune cells such as NK cells were found entering tumor cells to form so called heterotypic cell-in-cell structures, which will eventually lead to the death of some internalized cells. This process was therefore regarded as a new mechanism of immune evasion. However, the molecular and cellular mechanisms underlying the structure formation are largely unknown, probably due to lack of proper research methods and models. Although immune cells were currently thought to actively control their invasion into the tumor cells, our preliminary data showed that tumor cell also played active role in the formation of the heterotypic cell-in-cell structures, which promotes us to explore it underpinning mechanisms. In this project, by utilizing a model currently accepted for studying heterotypic cell-in-cell structures, we attempt to enrich tumor cells with higher abilities to internalize immune cell through flow cytometry sorting, followed by expression profiling to identify key regulators, whose roles in cell-in-cell formation and immune evasion as well will be investigated via multiple methods, including live-cell imaging and the like. As a result, we expect to establish the role of target cells (tumor cells) in forming heterotypic cell-in-cell structures and decipher its underlying mechanisms, based on which novel therapeutic strategies could be developed by targeting immune evasion.

近年研究显示肿瘤细胞能内化活的免疫细胞，形成异质性cell-in-cell(CIC)结构，导致免疫细胞死亡。因此，该过程被认为是一种新的免疫逃逸机制。在CIC结构形成过程中, 传统观点认为免疫细胞作为效应细胞是主动进入肿瘤细胞（靶细胞），单向主导驱动该过程的完成，而对靶细胞的作用及机制缺乏重视与研究。我们前期研究发现，不同的肿瘤细胞与同一免疫细胞形成CIC结构的效率存在明显差异，提示作为靶细胞的肿瘤细胞在CIC形成过程中也发挥着重要作用。本研究拟利用已建立的异质性CIC结构模型，通过条件优化后的双色流式细胞分选技术富集CIC形成能力强的肿瘤细胞，进而用表达谱分析鉴定调控CIC形成的关键分子，利用动态显微成像等多种方法研究该分子调控CIC结构形成的分子和细胞生物学机制，探讨其在肿瘤免疫逃逸中的作用。旨在揭示靶细胞调控异质性CIC结构形成的作用机制，为打破免疫逃逸及肿瘤治疗提供新的思路及策略。

本课题研究发现靶细胞（肿瘤细胞）在内化免疫细胞（效应细胞）形成cell-in-cell 结构过程中发挥重要作用，并揭示了若干个关键分子如何调控cell-in-cell 结构形成，以及免疫细胞通过cell-in-cell 结构发挥免疫杀伤功能的生物学机制，可作为肿瘤免疫治疗的潜在靶点。完成了全部研究目标，并超额完成所有预定指标：发表SCI论文7篇，影响因子合计大于23分，其中影响因子>5 的文章 1篇，发表中文论文6篇；申请发明专利3项；培养研究生8名。.本研究单克隆筛选技术富集具备不同异质型cell-in-cell形成能力的同源肿瘤细胞系的模型，并利用该模型揭示了肿瘤细胞作为靶细胞在异质型cell-in-cell结构形成中的作用及分子机制。肿瘤细胞能够内化活的免疫细胞形成异质型cell-in-cell结构，传统观点认为免疫细胞（效应细胞）是主动进入肿瘤细胞（靶细胞），单向主动驱动该过程的完成，而对靶细胞的作用及机制缺乏重视与研究。.本研究的目的是揭示肿瘤细胞作为靶细胞在异质型cell-in-cell结构形成中发挥的作用进行解析并对其中发挥调控功能的分子进行深入的机制研究。我们的研究发现：1）不同种类的肿瘤细胞内化免疫细胞的能力不同，利用流式分选技术能够富集具备不同cell-in-cell 形成能力的同源靶细胞，并且利用单克隆筛选可将一种肿瘤细胞分为不同cell-in-cell结构形成能力的亚群；2）通过对同源单克隆细胞株进行基因表达谱分析筛选出多个参与调控靶细胞cell-in-cell形成能力的差异基因；3）差异基因CD44可通过影响黏附分子表达而降低细胞间黏附水平，靶向cell-in-cell形成，抑制肿瘤生长，这一机制在细胞水平上和体内动物移植瘤模型中均已证实；4）CDKN2A可以通过调控细胞内actomyosin的活性继而影响细胞刚性调控细胞cell-in-cell形成能力；5）胆固醇cholesterol通过抑制细胞肌球蛋白收缩抑制cell-in-cell结构的形成；6）IL-8通过增强细胞间粘附连接促进cell-in-cell结构的形成。7）高cell-in-cell形成率与乳腺癌不良预后相关性分析。8）基于多重免疫测定的血清细胞因子分析可作为转移性乳腺癌病人的潜在预后因素。

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