荷瘤环境下【中性粒细胞】：我黑化了？

中性粒细胞是固有免疫的先锋，可以说是抵御细菌入侵的第一道防线。

中性粒细胞是人外周血中数量最多的白细胞，它专门捕捉和杀死微生物，这一过程被称为吞噬作用。吞噬细胞不止一种，而中性粒细胞是最具杀伤力的吞噬细胞。它们能迅速移动进入受感染的组织，能够在受损组织中普遍存在的厌氧条件下发挥作用。

中性粒细胞产生速率高(l x l 0 ^7个／分 钟），但存活期短（约为 2 - 3 天）。

这样看来，中性粒细胞的确是守护机体免于“外敌”入侵的忠诚卫士。

瘤来了

但是，当肿瘤出现以后，一切就不一样了——

Coffelt SB, Wellenstein MD, de Visser KE. Neutrophils in cancer: neutral no more. Nat Rev Cancer. 2016;16(7):431-446. doi:10.1038/nrc.2016.52

肿瘤会影响骨髓中性粒细胞的发育和释放。

肿瘤诱导的粒细胞集落刺激因子（G-CSF）和粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子（GM-CSF）水平的升高会使造血过程偏向髓系细胞的生成，从而大大增加粒细胞-单核细胞祖细胞（GMPs）和中性粒细胞祖细胞的生成。

此外，肿瘤通过上调各种细胞因子和趋化因子，干扰中性粒细胞在骨髓中的滞留。这些介质的组成取决于肿瘤类型、突变和肿瘤内的氧水平。

在缺氧情况下，癌细胞的 KIT 配体（KITL）和 C-X-C 趋化因子受体 2（CXCR2）配体 CXCL1、CXCL2 和 CXCL5 的表达会增加。癌细胞中的 KRAS 信号以及 PTEN 或 SMAD4 的缺失会增加 GM-CSF 和 CXCR2 的几种配体（包括 CXCL1、CXCL2、CXCL5 和 CXCL8）的表达。

此外，癌细胞会直接或间接--通过产生白细胞介素-1β（IL-1β）的巨噬细胞和产生 IL-17 的 γδ T 细胞--产生 G-CSF。

中性粒细胞衍生的 BV8 也会诱导中性粒细胞扩张。

肿瘤对骨髓造成的这种压力会增加未成熟（从 GMP 到带状细胞）和成熟中性粒细胞的生成并释放到血液循环中。

这里有一个疑问产生：

如果中性粒细胞是绝对“好人”，肿瘤为什么还要大费周章，甚至从骨髓阶段就去诱导中性粒细胞生成呢？ 难道肿瘤细胞就像是“旅鼠”，长到一定时候就开始“自杀”？

要么中性粒细胞会“叛变”，要么肿瘤细胞疯了（bushi）~

中性粒细胞被教坏了？

肿瘤是如何教坏中性粒细胞的呢？

更书面的表述有reprogram——重编程，shaped ——塑造……，竟然还有hijack——劫持？(怎么显得中性粒细胞很无辜的样子~)

最新的研究发现，进入肿瘤的未成熟和成熟的中性粒细胞会经历不可逆的表观遗传、转录和蛋白质组学修饰，从而汇聚成一种独特的终末分化的 dcTRAIL-R1+ 状态。重编程的 dcTRAIL-R1+ T3中性粒细胞主要定位于肿瘤核心的糖酵解和缺氧龛位，并发挥有利于肿瘤生长的促血管生成功能。

通过对 Ly6G、CD101 和 dcTRAIL-R1 的染色，分别识别出 T1、T2 和 T3 中性粒细胞

Ng MSF, Kwok I, Tan L, et al. Deterministic reprogramming of neutrophils within tumors. Science. 2024;383(6679):eadf6493. doi:10.1126/science.adf6493.

文章还用3个亚群的marker进行TCGA的免疫评分：

发现在人类实体癌中，T3 中性粒细胞基因特征与患者较差的生存期有关。

根据 CD101 的存在与否，未成熟期和成熟期的骨髓和脾脏来源的中性粒细胞进入肿瘤部位，并在局部肿瘤微环境（TME）中经历表观遗传学和转录组学的重编程。在肿瘤中，未成熟的 T1（dcTRAIL-R1 阴性，CD101 阴性）和成熟的 T2（dcTRAIL-R1 阴性，CD101 阳性）细胞会产生终末分化的 T3 中性粒细胞群，它们处于中间成熟状态，其特点是表达 dcTRAIL-R1、存活时间长、具有促肿瘤功能，包括免疫抑制活性。T3 中性粒细胞定位于肿瘤的缺氧-糖酵解核心，并显示血管内皮生长因子α（VEGFα）的高表达，从而促进了癌症的血管生成和生长。

Silvestre-Roig C, Kalafati L, Chavakis T. Neutrophils are shaped by the tumor microenvironment: novel possibilities for targeting neutrophils in cancer. Signal Transduct Target Ther. 2024;9(1):77. Published 2024 Apr 2. doi:10.1038/s41392-024-01786-4

硕果仅存的“抗癌粒”？

循环中未成熟和成熟的小鼠中性粒细胞可进入肿瘤，分别成为 T1和 T2中性粒细胞。这些浸润的中性粒细胞可被肿瘤核心的缺氧和糖酵解龛进一步重编程为 T3 中性粒细胞。与 T1 和 T2 亚群相比，T3 亚群表达更高的 Vegfa 并促进血管生成以支持肿瘤生长。与之相反，成功的免疫疗法可以扩增Sellhi Siglecflo 小鼠中性粒细胞，这对肿瘤控制至关重要。免疫疗法还能促进中性粒细胞的成熟，并通过诱导型一氧化氮合酶（iNOS）的表达杀死癌细胞。

Wang J, Cao X. The tumor niche can reprogram long-lived protumorigenic neutrophils. Trends Immunol. 2024;45(3):155-157. doi:10.1016/j.it.2024.02.001

黑色素瘤特异性 CD4+ T 细胞疗法与 OX40 协同刺激或 CTLA-4 阻断相结合，可以根除含有抗原逃逸变体的黑色素瘤。令人惊讶的是，肿瘤的完全根除依赖于中性粒细胞，部分依赖于诱导型一氧化氮合酶。在小鼠肿瘤和接受免疫检查点阻断治疗的黑色素瘤患者活检组织中观察到了广泛的中性粒细胞活化。转录组学和流式细胞术分析表明，接受治疗的小鼠体内存在一种独特的抗肿瘤中性粒细胞亚群。

Hirschhorn D, Budhu S, Kraehenbuehl L, et al. T cell immunotherapies engage neutrophils to eliminate tumor antigen escape variants. Cell. 2023;186(7):1432-1447.e17. doi:10.1016/j.cell.2023.03.007

下一回讲：既然中性粒细胞可能在肿瘤产生、进展的过程中可能会“黑化”，那么“黑化”后的中性粒细胞到底在荷瘤环境下又充当了什么角色呢？