研究背景

主要研究结果

图1. IL-8在肿瘤微环境中表达增加并抑制非小细胞肺癌的进展

2.在IL8-hu NSCLC小鼠的肺肿瘤中SiglecF^low中性粒细胞的增加

为进一步揭示IL-8抑制非小细胞肺癌肿瘤进展的生物学机制，研究者利用质谱流式技术分析了荷瘤小鼠KP或KPIL8肺癌组织浸润的髓系免疫细胞，聚类出5种细胞类型，组间比较发现：KP^IL8组中CD45⁺CD11b⁺CD11c-Ly6G⁺Gr1⁺中性粒细胞的数量显著增加。KP^IL8小鼠肺肿瘤中髓系细胞群的表达模式、分布和细胞相对丰度均与KP小鼠不同。在KP^IL8小鼠的肺肿瘤中，sialic acid-binding immunoglobulin-like lectin F (SiglecF)^lowMHC II⁺中性粒细胞群显著增加。在KP^IL8和EGFR^TD/IL8小鼠中，SiglecF^lowMHC II⁺和SiglecF^lowCD86⁺中性粒细胞的数量增加。以上结果表明，IL-8在非小细胞肺癌小鼠模型中影响了髓系细胞，尤其是中性粒细胞的分布和功能，其中那些表达MHC II和CD86的SiglecF^low中性粒细胞受到的影响更显著，推测这些细胞可能在促进抗肿瘤免疫反应中起重要作用。

图2. 在IL8-hu NSCLC小鼠的肺肿瘤中SiglecF^low中性粒细胞的增加

3.IL-8在肿瘤微环境中驱动具有抗原呈现特性的CD74^highSiglecF^low中性粒细胞的分化 

分离CD11b⁺Ly6G⁺中性粒细胞进行单细胞测序揭示了肿瘤微环境中中性粒细胞的复杂性，并识别了特定的亚群，特别是CD74^highSiglecF^low亚群。Monocle轨迹分析发现从N1（Cd74^lowSiglec^flowCxcr2^high）到N2（Cd74intCxcr2^highSiglecf^low）再到N4（Cd74^highSiglecf^low）的分化。流式结果发现：在KP^IL8小鼠中，CD74^highSiglecF^low中性粒细胞的比例显著增加，表明IL-8可能促进了CD74^highSiglecF^low中性粒细胞的分化和积累。CD74^highSiglecF^low中性粒细胞表达了更高水平的MHC类II、CD86和MHC类I，以及较低水平的CXCR2，表明CD74^highSiglecF^low中性粒细胞具有更强的抗原呈递能力。进一步体外培养发现：加入IL-8显著抑制了CD74^lowSiglecF^high中性粒细胞的生成，并诱导了CD74^highSiglecF^low群体的生成。加入IL-8中和免疫球蛋白G（IgG）后发现中性粒细胞的分化受影响，CD74^highSiglecF^low中性粒细胞的数量减少。以上结果说明IL-8可直接将CD74^lowSiglecF^low中性粒细胞分化为CD74^highSiglecF^low中性粒细胞，而抑制其向CD74^lowSiglecF^high中性粒细胞分化。

图3. IL-8与具有抗原呈现特性的CD74^highSiglecF^low中性粒细胞的分化密切相关

4.CD74^highSiglecF^low中性粒细胞在肿瘤微环境中具有呈递肿瘤抗原并激活T细胞的能力 

通过与中性粒细胞共培养，体外激活OT-I或OT-II细胞，通过流式细胞术分析了OT-II CD4⁺或OT-I CD8⁺ T细胞经中性粒细胞激活后，表面CD25和CD44的表达以及细胞内GZMB和IFNγ的表达情况，CD74^highSiglecF^low中性粒细胞能够激活OT-I和OT-II T细胞。通过鼻内感染KP^IL8小鼠与Ad-Cre或Ad-Cre-P2A-OVA病毒后，分离肿瘤浸润的CD74^lowSiglecF^high、CD74^lowSiglecF^low和CD74^highSiglecF^low中性粒细胞，对中性粒细胞表面进行H-2K^b:OVA257-264染色，并与OT-I或OT-II细胞共培养，发现CD74^highSiglecF^low中性粒细胞有效地呈递了H-2K^b限制性的OVA表位“SIINFEKL”，同时发现CD74^highSiglecF^low中性粒细胞激活了OT-I或OT-II细胞。鼻内感染Ad-Cre-P2A-OVA病毒后，OT-I和OT-II细胞过继转移实验结果发现：在KP^IL8小鼠的肿瘤微环境中，OT-I细胞的GZMB和IFNγ表达水平显著高于KP小鼠，表明CD74^highSiglecF^low中性粒细胞有助于激活肿瘤特异性T细胞。

图4. CD74^highSiglecF^low中性粒细胞在肿瘤微环境中具有呈递肿瘤抗原并激活T细胞的能力

5.CD74缺失会抑制T细胞激活并促进NSCLC发展

通过骨髓移植将Cd74^fl/flIL8和Ly6g^iCre/+Cd74^fl/flIL8小鼠的骨髓细胞转移到经过辐射处理的KP或KPIL8小鼠中，随后进行肿瘤诱导实验，评估CD74在中性粒细胞中对肿瘤进展的影响。KP或KP^IL8小鼠接受Ly6g^iCre/+Cd74^fl/flIL8骨髓细胞后，表现出更早发生死亡、更短的总体生存期、加速肿瘤生长。CD74的缺失影响了中性粒细胞的分布，特别是减少了具有抗肿瘤活性的CD74^highSiglecF^low中性粒细胞。在接受了Ly6g^iCre/+Cd74^fl/flIL8骨髓细胞的KP或KP^IL8小鼠中，肿瘤浸润CD8⁺ T细胞中IFNγ和GZMB的表达受损，表明CD74在中性粒细胞中的缺失影响了T细胞的激活和抗肿瘤免疫反应。综上所诉，CD74^highSiglecF^low中性粒细胞在抗肿瘤免疫中起着关键作用，而CD74的缺失会促进肿瘤的发展，说明了CD74作为潜在治疗靶点的价值。

图5.中性粒细胞中的CD74耗尽会抑制T细胞激活并促进NSCLC发展

6.CD74激动剂5A抑制KPIL8小鼠的NSCLC发展，并增强抗PD-1或奥希替尼治疗的疗效

对KP和KP^IL8小鼠进行腹腔注射DMSO（对照组）、ISO-1（CD74拮抗剂）或5A（CD74激动剂），观察ISO-1和5A对小鼠肿瘤生长的影响，结果表明，CD74的拮抗剂ISO-1促进了KP^IL8小鼠的肿瘤生长，而激动剂5A抑制了肿瘤生长。流式结果发现：ISO-1处理的小鼠中IFNg和GZMB的表达降低，而5A处理的小鼠中表达升高，说明CD74的激活增强了T细胞的活化和抗肿瘤免疫反应。对KP^IL8小鼠进一步接受5A和抗PD-1抗体的联合治疗，发现联合治疗显著提高了治疗效果，延长了小鼠的生存期，并抑制了肿瘤的发展。

联合治疗组小鼠肿瘤浸润性T细胞中IFNg和GZMB的表达增加，表明5A与抗PD-1抗体的联合治疗增强了T细胞的活化和抗肿瘤免疫反应。EGFR^TD/IL8小鼠接受5A和奥希替尼（osimertinib，一种EGFR抑制剂）的联合治疗，发现联合治疗增强了治疗效果，抑制了肿瘤的发展，并增强了T细胞的活化。

图6. CD74激动剂5A抑制KP^IL8小鼠的NSCLC发展，并增强抗PD-1或奥希替尼治疗的疗效

7.外周血中的CD74^highCD63^low中性粒细胞与晚期NSCLC患者的预后呈正相关

从NSCLC患者的外周血中分离出特定的中性粒细胞亚群，进行体外激活自体CD4⁺或CD8⁺ T细胞实验，发现CD74^highCD63^low中性粒细胞具有更强的T细胞激活能力。进一步研究了CD74^highCD63^low中性粒细胞与接受免疫检查点阻断（ICB）基础治疗的晚期NSCLC患者的预后之间的关系，CD74^highCD63^low中性粒细胞的比例与ICB治疗的疗效正相关。在对ICB治疗有持久反应（DR）患者中，CD74^highCD63^low中性粒细胞表面的HLA-I和CD86表达显著增加，而在病情进展（PD）患者中没有增加，所以CD74^highCD63^low中性粒细胞表面的HLA-I和CD86的高表达与ICB治疗的良好预后相关。以上结果表明，CD74^highCD63^low中性粒细胞在体外具有较强的T细胞激活能力，并且在体内与晚期NSCLC患者对ICB基础治疗的反应正相关，可能作为一种潜在的生物标志物来预测ICB治疗的效果。

图7. CD74^highCD63^low中性粒细胞与晚期NSCLC患者对ICB基础治疗效果的相关性

Tang Z, Hu J, Li XC, et al. A subset of neutrophils activates anti-tumor immunity and inhibits non-small-cell lung cancer progression. Dev Cell. 2024 Nov 1:S1534-5807(24)00629-4. doi: 10.1016/j.devcel.2024.10.010. Epub ahead of print. PMID: 39515330.