导读

既往观点认为，中性粒细胞不仅在实体瘤中聚集，而且其数量增多往往与疾病的不良预后相关。然而，最近的研究揭示了肿瘤浸润性中性粒细胞可以同时表现出促肿瘤（促进肿瘤细胞增殖、转移、血管生成并抑制抗肿瘤T细胞反应）和抗肿瘤两方面功能（直接杀死肿瘤细胞同时刺激抗肿瘤免疫），提示中性粒细胞并不是同质的，它们能够在癌症进程中发挥不同作用。

为解决中性粒细胞异质性的具体生物学机制尚不明确的问题，本文着重研究了中性粒细胞在成功的免疫治疗中的作用。观察到成功的免疫治疗能够迅速增加肿瘤浸润的中性粒细胞数量，其扩增可能归因于Sellhi状态，后者本质上并不属于加速肿瘤进展的中性粒细胞。进一步表明，治疗诱导的中性粒细胞获得了干扰素基因标签。中性粒细胞应答依赖于一些抗肿瘤免疫的关键成分，包括BATF3依赖的DCs、IL-12和IFNγ。此外，本文还发现治疗引起的全身中性粒细胞反应与肺癌患者的疾病转归呈正相关。总之，本研究确定中性粒细胞的状态在有效的癌症治疗中起到关键作用（Cell.2023 Mar 30;186(7):1448-1464.e20. doi: 10.1016 /j.cell.2023.02.032）

立论依据

小鼠模型揭示了肿瘤浸润性中性粒细胞可以同时表现出促肿瘤（促进TC增殖、转移、血管生成和抑制抗肿瘤T细胞反应）和抗肿瘤功能（直接杀死TC和刺激抗肿瘤免疫），但生物学机制尚不清楚

单细胞分析表明，循环和肿瘤浸润性中性粒细胞在转录组和蛋白表达水平上存在异质性，这与人类疾病高度相关

人/小鼠肿瘤都具有中性粒细胞状态（特征是干扰素刺激基因/ISG高表达），但其功能相关性尚不清楚

目前的单细胞转录组学研究基本上忽视了中性粒细胞；此外，中性粒细胞的寿命很短，因此治疗后检测很容易遗漏免疫疗法引起的中性粒细胞反应

总之，目前还不清楚免疫疗法是否会对TME的中性粒细胞表型产生影响

技术路线

在免疫治疗成功的情况下中性粒细胞在肿瘤中积聚

小鼠原位肺腺癌模型（静脉注射Kras^G12D突变且P53缺乏的TC），对ICB耐药

• A/B：CD40激动剂抗体治疗后肿瘤负荷显著降低

• C：治疗后D2，肺中性粒细胞的数量增加了2倍+，表明抗CD40诱导的KP肿瘤控制与中性粒细胞反应有关

• 小鼠MC38肿瘤模型

• E/F：流式和scRNA-seq（CD45⁺细胞）观察到，aCD40治疗后D2，中性粒细胞数量增加

• G：aPD-1抗体治疗，同样证明中性粒细胞增加

• H：三种方法治疗KP荷瘤鼠：Oxa+cyc触发ICD，导致T细胞介导的肿瘤控制，诱导中性粒细胞反应，表明中性粒细胞积聚可能发生在不同的肿瘤类型中，这是相应治疗能够控制肿瘤生长的共同特征

KP肿瘤中免疫疗法诱导的中性粒细胞状态

• 3个模型scRNA解释中性粒细胞（30468/42007）丰度和基因表达的变

• N1～6：在未经治疗的KP肿瘤中，中性粒细胞以连续的状态存在，共有7种中性粒细胞状态；分为3个簇：Sell^hi（N1a、N1b和N2）、Cxcl3^hi（N3）和Siglecf^hi（N4、N5和N6）

• Siglecf^hi和Cxcl3^hi仅在携带肿瘤的组织中存在

• D：使用DNA标记的TotalSeq Ab，结果显示7种中性粒细胞状态都表达Ly6G（经典中性粒细胞标志物）；检测了CD62L和SiglecF蛋白，后者可区分小鼠肺肿瘤中促肿瘤功能的中性粒亚群

在免疫治疗成功的背景下Sell^hi中性粒细胞的子集扩增

中性粒细胞的变化与触发抗癌适应性免疫的有效治疗相关

• A：aCD40治疗后中性粒细胞计数增多仅归因于某些状态（N1a和N2增加了10倍+，N1b、N4和N6保持不变）

• B：流式支持，aCD40治疗导致肿瘤浸润SiglecF^lo增加，不引起SiglecF^hi增加，证实免疫疗法引发的中性粒性细胞不同于SiglecF^hi（肿瘤促进中性粒）

• C：aCD40治疗的KP肿瘤和aCD40/aPD-1治疗的MC38肿瘤之间，所有嗜中性粒细胞状态总体上显示出转录组的高度保守性

免疫疗法诱导的中性粒细胞获得ISG信号

A：scRNA-seq检测了与血管生成等相关基因的表达：所有这些促肿瘤信号在SiglecF^hi中性粒中更高表达

B：aCD40调节了SiglecF^hi中与肿瘤增殖和髓细胞募集相关的基因

C：与细胞毒性活性相关的基因以及大量ISG在Sell^hi中性粒中富集

D/E：aCD40处理导致Sell^hi中这些基因的进一步诱导

F：使用CXCL10报告鼠，流式分析发现aCD40在KP肿瘤中导致了强烈的CXCL10诱导，特别是SiglecF^lo中性粒

G：MC38模型中的Sell^hi中ISG信号增加，无论是aCD40还是aPD-1；人类肿瘤同

H/I：CXCL10-BFP⁺中性粒增加；IFNg中和作用降低了CXCL10的表达，支持IFNg是诱导ISG的关键因素的观点

免疫治疗诱导的中性粒细胞表现出明显的表型和成熟状态

A：aCD40治疗后对骨髓(中性粒起源)和血液进行取样：中性粒在治疗后CXCL10-BFP表达增加

B：循环中性粒细胞显示出活性氧产生增加

表明在对aCD40治疗的应答中，中性粒细胞可以在到达靶位点之前获得ISG表型的特征

C/D：检测了与早期或未成熟中性粒相关基因的表达，确定了复合的“中性粒时间”基因表达评分，发现N1a和N6（表达与不成熟的细胞相关的多种转录物）表现出最低的中性粒时间

E：计算了“RNA速度”，以确定scRNA-seq UMAP图上的轨迹，预测出两个一致的轨迹。第一个是从N1a到N1b到N2；第二个是从N6到N4中性粒

肿瘤控制需要中性粒细胞IRF1介导的干扰素反应

A：aCD40治疗后肿瘤浸润中性粒CD14增加和CD101损失，并且高表达CXCL10

B：基于aCD40扩增的中性粒细胞状态（N1a和N2）的高富集基因，计算预测了转录因子活性，发现IRF1（调节CXCL10表达，而CXCL10是免疫疗法引发的中性粒的标记）是排名最高的因子之一，并与最大的调节基因集相关

C：Irf1^-/-鼠中，aCD40治疗未能诱导CD14⁺CD101^-中性粒细胞增加

治疗引起的中性粒在肿瘤中积聚取决于抗肿瘤免疫的关键成分

背景1：CD40治疗的抗肿瘤免疫依赖于cDC1s，它需要转录因子BATF3才能分化。由DC和巨噬细胞诱导的IL-12是激活抗肿瘤T细胞所必需的，CD8+T细胞反过来分泌IFNg以增强抗肿瘤免疫反应

背景2：CXCL9/10的受体CXCR3是免疫治疗中T细胞体内激活的另一个关键要求，本文证实，在CD40治疗的MC38肿瘤中，CXCR3主要在T细胞上高表达

• E：IFNg中和抗体或Cxcr3^-/-小鼠在aCD40治疗后均表现为CD14⁺CD101^-中性粒细胞积聚受损

结果表明，抗肿瘤免疫的关键成分，包括BATF3依赖性DC、IL-12和IFNg的产生以及CXCR3，都是免疫治疗后产生中性粒细胞反应所必需的。

SCLC患者的全身中性粒细胞反应与免疫治疗后更好的结果相关

对一项SCLC临床试验（NCT02046733）进行了初步分析，接受标准放化疗联合ipilimumab和nivolumab的患者（n=78），检测了PBMC中的中性粒与淋巴细胞比率（NLR）

F：与低NLR相比，未经治疗患者的高基线NLR（>2.5）与辅助免疫治疗更糟糕的预后相关，与先前的发现一致（p=0.0296，HR=0.4712，HR：95% CI：0.2392～0.9282）

G：比较了治疗后NLR升高的患者（>10%升高，n=54）和NLR降低的患者（>10%降低，n=16）的结果：与NLR降低相比，治疗诱导的NLR增加的患者在辅助免疫治疗后PFS显著提高（p=0.0292，HR=0.4635，HR：95% CI：0.2323-0.9251）

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