在当下的免疫学研究领域,巨噬细胞的极化机制已然成为了热点,吸引着众多科研人员的目光。夏老师在 PubMed 冲浪时,就看到了一篇由上海交通大学医学院免疫研究所发表于影响因子 10.3分 的《Journal for Immunotherapy of Cancer》期刊上的文章,他做的是巨噬细胞的极化重置,还挺有意思的(
一篇文章是不是做得有意思,就在于这篇文章是不是通过合理的假设和严谨的逻辑推理,推进课题,在验证的过程中,是不是还符合逻辑,证据链是否完善,不清楚科研的逻辑的话,可以去看看《科研的推理和逻辑:从实验台到咖啡桌》和《信号通路是什么鬼?》系列
)。
肿瘤微环境中,巨噬细胞的浸润是一个常见现象,这些浸润的巨噬细胞被称为肿瘤相关巨噬细胞(TAM)。通常情况下,TAM 呈现出 M2 极化状态,这种极化倾向于免疫抑制,对肿瘤的生长和发展起到一定的促进作用。长春碱(VBL)作为一种靶向微管解聚的抗肿瘤药物,研究人员发现,VBL 能够促使 TAM 从 M2 极化状态向 M1 极化状态转变,从而激发强大的抗肿瘤效应。于是他们提出了一个假设,假设
微管靶向药物能够影响微环境中巨噬细胞的极化重置(
提出假设是一篇文章中的关键,通过已知的结果以及已有的研究,经过总结,提出一个可证伪的问题,这就是假设,假设和假设的迭代推动了整篇文章乃至课题的推进,不清楚假设和假设迭代的话,可以去看看《科研的推理和逻辑:从实验台到咖啡桌》、《列文虎克读文献》和《信号通路是什么鬼?》系列
)
为了进一步验证这一发现,研究团队选用了三种微管靶向药物 ——VBL、秋水仙碱和紫杉醇进行对比实验。结果显示,这三种药物均能使巨噬细胞的 M1 极化程度有所增加,同时抑制 M2 极化。
然而,在这三种药物中,唯有 VBL 能够显著促进 CD8+ T 细胞的增殖,并有效逆转 TAM 的免疫抑制作用。深入研究发现,VBL 处理后 CD8+ T 细胞的增殖,是通过 M1 极化的巨噬细胞介导实现的。但这里存在一个疑问:这种增殖是由巨噬细胞与 CD8+ T 细胞直接接触,通过配体 - 受体结合引发的,还是巨噬细胞激活后,通过分泌途径间接激活 CD8+ T 细胞的增殖呢?为了解答这一问题,研究人员分别进行了直接接触共培养和 Transwell 共培养实验。结果表明,两种共培养体系中,由 VBL 诱导重编程激活的 M1 巨噬细胞,均能有效地促进 CD8+ T 细胞的增殖。
既然 VBL 对 CD8+ T 细胞和巨噬细胞的 M1 极化有着显著影响,那么 VBL 的抗肿瘤作用是否正是通过这两者实现的呢?为了验证这一假设,研究人员在 VBL 处理后,使用了抗 CSF1R 和抗 CD8 两种抗体,分别耗竭巨噬细胞和 CD8+T 细胞(
这一实验设计也遵循了柯霍氏法则,通过抑制巨噬细胞和CD8+ T细胞,旨在明确 VBL 发挥作用的具体途径。若对柯霍氏法则不甚了解,可以看下《科研的推理和逻辑:从实验台到咖啡桌》和《轻松的文献导读》
)。实验结果显示,巨噬细胞和 CD8+T 细胞的耗竭,均降低了 VBL 在 MC38 结直肠肿瘤中的抗肿瘤功效(见下图红框部分)。这一结果有力地表明,巨噬细胞和 CD8+ T 细胞在 VBL 介导的免疫治疗中均发挥着不可或缺的作用。
抗 PD1 免疫治疗在临床上应用广泛,其原理是通过使用抗 PD1 或抗 PD-L1 抗体,增强 CD8+ T 细胞对肿瘤细胞的杀伤能力。然而,在肠癌治疗中,抗 PD1 单药治疗的效果并不理想。基于此,研究团队尝试将 VBL 与抗 PD1 联合使用。令人欣喜的是,实验结果表明,VBL 联合抗 PD1 治疗能够显著增强免疫治疗的疗效,为肠癌治疗提供了新的思路和方法。
那么,VBL 究竟是通过何种分子机制实现巨噬细胞的重新极化(Repolarize)的呢?为了探寻这一问题的答案,研究人员进行了二代测序分析。通过对测序数据的富集分析,他们发现,使用 VBL 后,ERK 相关的通路表达显著增强,同时 NFκB 信号通路也受到了明显的影响(
ERK 主要影响 MAPK 信号通路,而 NFκB 信号通路在细胞免疫调节中发挥着关键作用,这两个信号通路在炎症反应和免疫调节中,都是比较常见的。若对这两条信号通路的具体内容不太熟悉,可查阅《信号通路是什么鬼?》系列中的相关章节进行复习
)。
NFκB 作为一种在巨噬细胞免疫反应中起关键作用的转录因子,无论是在体外还是体内实验中,都展现出了重要的调控功能。与此同时,研究人员还发现,VBL 处理后,ROS 生物合成途径的调控被激活,其中 Cyba 基因的表达变化尤为关键。这一发现暗示着 VBL 可能通过影响巨噬细胞的 ROS 产生,进而调节细胞的极化状态。为了验证这一猜想,研究人员使用乙酰半胱氨酸(NAC)耗尽细胞内的 ROS(
在铁死亡和铜死亡的研究中,NAC 常用于清除 ROS。如果熟悉铜死亡和铁死亡的话,应该对此方法有一定的了解,不熟悉的话,可以去参考《信号通路是什么鬼?》系列中的相关章节进行复习
)。实验结果显示,在 VBL 处理后,耗尽 ROS 会明显抑制巨噬细胞的 M1 极化,进一步证实了 ROS 在 VBL 诱导的巨噬细胞极化过程中的重要作用。
既然 VBL 能够诱使 ROS 水平升高,那么这一变化又会带来怎样的生物学效应呢?研究人员通过 RNA-Seq 分析发现,VBL 处理后,溶酶体生物发生通路显著上调。已有研究表明,ROS 可以通过调节核 TFEB(转录因子 EB)的核易位,诱导自噬和溶酶体生物发生。为了验证这一机制,研究人员进行了荧光染色实验,结果显示 VBL 的确能够增加溶酶体的生成,同时激活 TFEB 的表达。而当使用 NAC 清除 ROS 后,这些表型均受到抑制(
这一实验同样遵循柯霍氏法则,旨在明确 VBL 是通过 ROS 诱导 TFEB 促进溶酶体生成的具体机制,但在这里,直接清除ROS,其实会犯下肯定后件的逻辑谬误,在逻辑上并不能算是十分严谨,不清楚的话,可以去看看《科研的推理和逻辑:从实验台到咖啡桌》、《列文虎克读文献》和《信号通路是什么鬼?》系列
)。
溶酶体与细胞的吞噬能力密切相关,当溶酶体降解功能出现缺陷时,细胞的吞噬能力会显著减弱。基于此,研究人员推测,VBL 增强溶酶体的生成,可能会激活细胞的吞噬能力。为了验证这一推测,他们检测了 VBL 对巨噬细胞吞噬能力的影响。实验结果显示,经 VBL 处理的巨噬细胞对肿瘤细胞的吞噬作用显著增强,而经典激活的 M1 巨噬细胞(由 LPS + IFNγ 诱导)却并未表现出类似的吞噬能力增强现象。进一步研究发现,这种吞噬作用可以被 NAc 和羟氯喹(HCQ)抑制(
羟氯喹是一种常见的自噬抑制剂,主要作用是抑制溶酶体和自噬体的结合,从而抑制溶酶体功能。若对其作用机制不太了解,可查阅《信号通路是什么鬼?》系列中关于自噬的相关章节进行学习
)。这一结果表明,ROS 和溶酶体活化在 VBL 诱导的巨噬细胞吞噬作用中发挥着关键作用。
综上所述,本研究揭示了一个全新的分子机制:在肿瘤微环境中,TAM 中的 M2 巨噬细胞在 VBL 的作用下,NFκB 信号通路受到调控,从而促进 M1 巨噬细胞的极化。同时,NFκB 信号通路的激活,促使 Cyba 表达上调,进而促进 ROS 的产生。ROS 生成后,通过激活 TFEB,诱导溶酶体生物生成,最终增强了巨噬细胞的吞噬作用。VBL 对巨噬细胞的 M1 重极化过程起到了关键的调控作用,而 VBL 诱导的 M1 极化巨噬细胞,能够进一步增强 CD8+ T 细胞的增殖,有效抑制肿瘤的生长。此外,VBL 与抗 PD1 联合治疗,能够显著提升肿瘤免疫治疗的效果,为临床肿瘤治疗提供了新的策略和理论依据。
这篇文章内容丰富,实验设计相对来说还算是较为严谨,但在逻辑连贯性上仍有一定的提升空间。如果每一个实验步骤都能更加紧密地衔接,形成一个完整的逻辑链条,或许能够冲击更高影响因子的期刊。例如,VBL 诱导的 M1 巨噬细胞重编程与经典 M1 巨噬细胞诱导方式之间的差异,这一问题值得深入探讨。对于这篇文章的验证过程和研究结论,大家有什么看法呢?欢迎在评论区留言分享,夏老师期待与大家共同交流探讨。今天的分享就到这里,感兴趣的读者可以查阅原文,希望大家都能在科研的道路上不断探索,心明眼亮。
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