2024年度國自然醫(yī)學(xué)部50大科研熱點中標(biāo)數(shù)統(tǒng)計排名出爐，免疫調(diào)控以中標(biāo)書985項依舊是穩(wěn)居第一站削。此外坊萝，同樣值得我們關(guān)注的是巨噬細(xì)胞，較2023年度中標(biāo)數(shù)激增许起，以706項中標(biāo)數(shù)名列第二名屹堰。事實上，第一名的“免疫調(diào)控”與第二名的“巨噬細(xì)胞”有著緊密的聯(lián)系街氢。
現(xiàn)階段扯键，巨噬細(xì)胞可謂是“炙手可熱”的科研話題，熱度非常高珊肃，重要性也很強荣刑。其中，關(guān)于腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞（TAMs）結(jié)合腫瘤微環(huán)境的研究更是勢不可擋伦乔，在pubmed中搜索關(guān)鍵詞“tumour-associated macrophages”厉亏，僅2023年就有1560篇文章發(fā)表，其中有多篇為頂級期刊高分文章烈和，可見腫瘤巨噬細(xì)胞的研究已經(jīng)強勢來襲爱只！
除此之外，T細(xì)胞是當(dāng)前國自然申請的熱點Top6招刹，2024年中標(biāo)數(shù)高達(dá)316恬试；代謝重編程是當(dāng)前國自然申請的熱點Top12，2024年中標(biāo)數(shù)高達(dá)218疯暑；脂代謝作為近年來新興的研究熱點训柴，相關(guān)高分文獻(xiàn)如井噴般涌現(xiàn)，已成為國家自然科學(xué)基金的新寵妇拯。
那么幻馁，如何結(jié)合多個最強熱點發(fā)表高分文章？Nature這套“組合拳”強強聯(lián)合越锈，道盡了最新研究思路??
近日仗嗦，來自美國的研究員們在Nature發(fā)表了題為“Obesity induces PD-1 on macrophages tosuppress anti-tumour immunity”的研究論文，確定了肥胖在癌癥中發(fā)揮著類似于“雙刃劍”的功能——肥胖相關(guān)的代謝信號和炎癥信號導(dǎo)致腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞（TAM）誘導(dǎo)PD-1表達(dá)甘凭，進(jìn)而驅(qū)動TAM特異性負(fù)反饋機(jī)制稀拐，損害腫瘤免疫監(jiān)視，增加癌癥風(fēng)險对蒲；但同時钩蚊，有助于改善肥胖癌癥患者對PD-1免疫治療的反應(yīng)贡翘。
一、研究背景
肥胖與13種以上癌癥的進(jìn)展和轉(zhuǎn)移相關(guān)砰逻，在PD-1阻斷免疫療法中具有獨特表現(xiàn)鸣驱，即肥胖悖論。當(dāng)前研究大多關(guān)注肥胖對T細(xì)胞表型的影響蝠咆，卻忽略了腫瘤微環(huán)境和脂肪組織中巨噬細(xì)胞的作用踊东。本研究深入探索肥胖相關(guān)癌癥中TAM（腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞）的作用，將有助于更全面地理解肥胖與癌癥之間的關(guān)系刚操，為未來的治療策略提供新的思路闸翅。
二、研究思路方法與結(jié)論
結(jié)論1：肥胖會削弱腫瘤的免疫功能
研究思路：探討飲食誘導(dǎo)的肥胖（DIO）對腫瘤生長及其免疫環(huán)境的影響菊霜，以及對抗PD-1免疫檢查點阻斷的療效坚冀。
研究方法：
（1）建模：通過MC38細(xì)胞系建立同基因小鼠腫瘤模型。將小鼠分為兩組鉴逞，分別給予LFD（10%卡路里來自脂肪）和HFD（45%卡路里來自脂肪）记某，喂養(yǎng)20周。
（2）觀察腫瘤生長：在小鼠適應(yīng)飲食后构捡，皮下注射癌細(xì)胞并觀察腫瘤生長情況液南。比較LFD和HFD組小鼠的腫瘤生長速度和大小。
（3）免疫治療：給予小鼠抗PD-1治療或IgG同種型對照治療勾徽。評估其腫瘤抑制療效滑凉。
（4）細(xì)胞分析：通過單細(xì)胞RNA測序（scRNA-seq）分析腫瘤中CD45+和CD45-細(xì)胞的差異表達(dá)。評估HFD對CD8+T細(xì)胞喘帚、CD4+T細(xì)胞畅姊、巨噬細(xì)胞等影響。并通過流式細(xì)胞術(shù)進(jìn)行驗證啥辨。
（5）功能分析：利用Compass分析CD8+T細(xì)胞和TAMs的代謝狀態(tài)涡匀，評估HFD對細(xì)胞代謝的影響以及抗PD-1治療后的變化。并深入表征HFD條件下以及抗PD-1治療后TAMs的功能（如吞噬能力和抗原呈遞功能）變化溉知。
結(jié)論2：肥胖誘導(dǎo)TAMs上PD-1的表達(dá)
研究思路：探討了肥胖對免疫治療的影響（肥胖如何通過改變T細(xì)胞活化和PD-1敏感性來影響療效）；以及可能誘導(dǎo)TAMs中PD-1表達(dá)的潛在炎癥機(jī)制腕够。
研究方法：
（1）細(xì)胞分析：通過scRNA-seq级乍、流式細(xì)胞術(shù)和免疫組化等技術(shù)，比較分析肥胖與正常狀態(tài)下CD8+T細(xì)胞和TAMs的PD-1表達(dá)水平帚湘。
（2）動物實驗：通過建立多個同源模型玫荣，探究肥胖對PD-1+TAMs比例的影響，以及PD-1表達(dá)對TAMs功能和免疫療效的影響大诸。并利用BMDM（骨髓源性巨噬細(xì)胞）模擬TAMs捅厂，探究多個細(xì)胞因子（如IFNγ贯卦、IL-6、IL-1β等）對PD-1表達(dá)的影響焙贷。并觀察抗PD-1治療后腫瘤的生長變化及T細(xì)胞和TAMs的功能變化撵割。
結(jié)論3：PD-1削弱巨噬細(xì)胞功能，促進(jìn)脂質(zhì)攝取和代謝
研究思路：探究PD-1在巨噬細(xì)胞中的調(diào)控機(jī)制及對巨噬細(xì)胞代謝辙芍、增殖和免疫應(yīng)答功能的影響啡彬，并分析MYC、NF-κB和mTORC1等信號通路在PD-1表達(dá)調(diào)節(jié)中的作用故硅。
研究方法：
（1）基因表達(dá)分析：通過scRNA-seq數(shù)據(jù)集庶灿，比較PD-1+和PD-1-巨噬細(xì)胞的基因表達(dá)模式，利用基因集富集分析（GSEA）與PD-1相關(guān)的基因和信號通路吃衅。
（2）細(xì)胞分類測序：采用熒光激活細(xì)胞分選（FACS）技術(shù)往踢，從腫瘤樣本中分離PD-1+和PD-1low/?巨噬細(xì)胞，進(jìn)行RNA測序徘层，以驗證特征基因表達(dá)水平菲语。
（3）功能分析：通過流式細(xì)胞術(shù)分析PD-1+和PD-1low/?巨噬細(xì)胞在氧化磷酸化水平、線粒體質(zhì)量惑灵、脂質(zhì)攝取山上、吞噬和免疫應(yīng)答（如MHC-II表達(dá)）方面的差異。
（4）通路分析：在細(xì)胞實驗中對比分析MYC英支、NF-κB和mTORC1信號通路中PD-1表達(dá)水平佩憾。動物實驗中，通過mTORC1抑制劑和CRISPR基因編輯技術(shù)干花，驗證mTORC1在PD-1表達(dá)中的調(diào)控作用妄帘。
（5）基因敲除驗證：使用Pdcd1?/?小鼠模型，驗證PD-1缺失對巨噬細(xì)胞吞噬能力池凄、MHC-II和CD80表達(dá)水平抡驼、葡萄糖攝取能力等的影響，從而評估PD-1在巨噬細(xì)胞功能中的作用肿仑。
（6）細(xì)胞實驗驗證：通過培養(yǎng)野生型骨髓來源的巨噬細(xì)胞（BMDMs）致盟，添加PD-1配體（rmPD-L1）或PD-1阻斷抗體，探究PD-1對巨噬細(xì)胞糖酵解尤慰、脂質(zhì)攝取馏锡、炎癥相關(guān)分子表達(dá)等的影響。并檢測胞外酸化率（ECAR）伟端、耗氧量（OCR）等指標(biāo)杯道，評估巨噬細(xì)胞的糖酵解和氧化磷酸化水平。
（7）基因水平驗證：通過RNA測序技術(shù)责蝠，比較PD-1阻斷的巨噬細(xì)胞與對照組之間的基因表達(dá)差異党巾，分析PD-1對巨噬細(xì)胞代謝和炎癥相關(guān)基因表達(dá)的影響萎庭。并通過流式細(xì)胞儀分析巨噬細(xì)胞表面標(biāo)記物（如MHC-II、MHC-I齿拂、CD80等）的表達(dá)水平驳规，評估巨噬細(xì)胞的免疫應(yīng)答狀態(tài)。
結(jié)論4：髓系PD-1削弱抗腫瘤免疫
研究思路：探討TAM中PD-1對其功能的調(diào)控作用创肥，并評估這種作用是否依賴于T細(xì)胞
研究方法：
（1）建模：通過藥物或基因編輯技術(shù)構(gòu)建T細(xì)胞耗竭的腫瘤模型达舒，以評估PD-1治療在缺乏T細(xì)胞參與下的療效。并建立LysMCrePdcd1fl/fl小鼠模型叹侄，在骨髓細(xì)胞中特異性敲除PD-1基因巩搏，探究PD-1對骨髓來源巨噬細(xì)胞功能的影響。
（2）細(xì)胞實驗：通過將PD-1缺陷的腫瘤髓系細(xì)胞與未形成腫瘤的脾臟OVA特異性CD8+T細(xì)胞及其抗原OVA肽共培養(yǎng)趾代，觀察T細(xì)胞的活化和增殖情況贯底。并加入完整的OVA蛋白，評估巨噬細(xì)胞抗原呈遞能力的變化撒强。最后通過流式細(xì)胞儀對比分析巨噬細(xì)胞吞噬能力禽捆、脂質(zhì)攝取水平、代謝活性（如GLUT1表達(dá)）以及T細(xì)胞活化標(biāo)記物（如PD-1飘哨、LAG3胚想、TIM3和CD69）的表達(dá)水平。
（3）基因表達(dá)分析：通過RNA測序芽隆、WB等技術(shù)浊服，對比分析PD-1缺失或阻斷后巨噬細(xì)胞中關(guān)鍵基因的表達(dá)，以揭示PD-1調(diào)控巨噬細(xì)胞功能的分子機(jī)制胚吁。
結(jié)論5：髓系PD-1促進(jìn)肥胖悖論
研究思路：假設(shè)肥胖通過細(xì)胞因子和代謝物直接影響癌細(xì)胞牙躺，通過調(diào)節(jié)免疫細(xì)胞（如巨噬細(xì)胞）的功能來影響腫瘤免疫微環(huán)境，探究PD-1在肥胖相關(guān)炎癥和代謝中的作用腕扶。
研究方法：
（1）建模：通過建立肥胖模型（如DIO模型）和腫瘤模型（如MC38腫瘤模型）來模擬肥胖與癌癥的關(guān)系孽拷，分析肥胖如何影響腫瘤生長和免疫治療。
（2）表型分析：通過流式細(xì)胞儀等技術(shù)來分析巨噬細(xì)胞半抱、T細(xì)胞等免疫細(xì)胞的表型和功能變化（特別是PD-1和TREM2等關(guān)鍵分子的表達(dá)情況）脓恕。
（3）功能分析：通過共培養(yǎng)、抗原呈遞等功能實驗代虾，評估巨噬細(xì)胞的功能變化（如吞噬能力进肯、抗原呈遞能力等）。
（4）分子機(jī)制探究：利用RNA測序棉磨、WB等技術(shù)來分析肥胖對巨噬細(xì)胞PD-1表達(dá)調(diào)控的分子機(jī)制（如mTORC1等信號通路），以及PD-1如何影響巨噬細(xì)胞功能和代謝学辱。
三乘瓤、小結(jié)
肥胖可選擇性誘導(dǎo)腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞（TAM）表達(dá)PD-1环形。與肥胖癥相關(guān)的I型炎癥細(xì)胞因子和分子（包括干擾素-γ、腫瘤壞死因子衙傀、瘦素抬吟、胰島素和棕櫚酸）以mTORC1和糖酵解依賴的方式誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞表達(dá)PD-1，PD-1隨后向TAM提供負(fù)反饋统抬，抑制糖酵解火本、吞噬作用和T細(xì)胞刺激潛力。
相反聪建，PD-1阻斷可增加巨噬細(xì)胞糖酵解水平钙畔，這對于PD-1抑制增強TAM表達(dá)CD86和主要組織相容性復(fù)合物I和II分子以及激活T細(xì)胞的能力至關(guān)重要。髓樣細(xì)胞特異性PD-1缺陷可減緩腫瘤生長金麸，增強TAM糖酵解和抗原呈遞能力擎析，并導(dǎo)致CD8+T細(xì)胞活性增加，同時減少衰竭標(biāo)記物水平挥下。
研究結(jié)果表明揍魂，肥胖相關(guān)的代謝信號和炎癥信號導(dǎo)致TAM誘導(dǎo)PD-1表達(dá)，進(jìn)而啟動TAM特異性反饋機(jī)制棚瘟，從而削弱腫瘤免疫監(jiān)控现斋。這可能會增加肥胖人群患癌的風(fēng)險，但提高他們對PD-1免疫療法的反應(yīng)偎蘸。
參考來源：
Bader JE, et al. Obesity induces PD-1 on macrophages to suppress anti-tumour immunity. Nature. 2024 Jun 12. doi: 10.1038/s41586-024-07529-3.
