研究背景：恶性肿瘤患者普遍存在免疫功能缺陷，免疫细胞不能有效识别、排斥和杀灭肿瘤细胞是肿瘤发生的重要原因。研究表明，荷瘤状态下异常增多的髓源性抑制细胞(Myeloid-derived suppressor, MDSC)及其所产生的抑制性细胞因子是抗肿瘤免疫应答缺陷重要的因素之一。首先MDSC可以通过表达高水平的精氨酸酶(Arg)、iNOS、活性氧(Reactive oxygenspecies, ROS)等，或通过分泌大量的抑制性细胞因子(TGF-β和前列腺素)，亦或通过异常高表达共抑制分子(如：PD-L1)等方式抑制T细胞介导的特异性抗肿瘤免疫。另一方面，MDSC还可以抑制NK细胞等天然免疫细胞活性：TGF-β介导MDSC抑制NK细胞等产生IFN-γ，使其杀伤能力下降。MDSC的异质性研究尚处在初级阶段，一般认为MDSC是多种免疫细胞前体的集合，但对它异质性组分的深入研究未见报道。因此，深入探讨荷瘤状态下MDSC的组成，明确其异质性组分并进一步明确其分化将是解决抗肿瘤免疫应答缺陷的突破口，也将为设计新的抗肿瘤免疫治疗方案提供思路。
　　研究方法：我们利用Lewis肺癌细胞皮下移植c57BL/6小鼠，构建小鼠肺癌荷瘤模型。分别于荷瘤当天、第7天、第14天、第21天和第28天，分别取小鼠的脾脏，外周血以及肿瘤组织，通过酶消化法制备其单细胞悬液。通过流式检测不同时期不同组织MDSC的比例，确定MDSC聚集的主要部位。通过与CD8+T细胞的共培养实验，明确MDSC的抗T细胞增殖作用。将流式分选所得MDSC用于单细胞转录组测序，得到的数据用于进一步的生物信息学分析。通过研究该群细胞的特征基因，通过Featureplot，Dimplot等可视化方法，探索了细胞簇间的异质性。
　　研究结果：MDSC是由一群表达成纤维细胞，树突状细胞，红系细胞，单核细胞，中性粒细胞以及T淋巴细胞标记基因的亚群组成。此外，通过标记基因IL-1β、Arg1以及Arg2的特异性表达，鉴定MDSC中的单核细胞以及嗜中性粒细胞亚类分别为M-MDSC和G-MDSC。G-MDSC中CD274(PD-L1)等多种免疫抑制因子高表达，且通过活性氧(ROS)相关通路发挥其免疫抑制作用。M-MDSC在MDSC中的占比最高，我们对其进行深入分析。M-MDSC可分为3个亚群，常规发挥免疫抑制作用的M-MDSC，转录翻译水平以及复制增殖水平明显升高的Rp+M-MDSC，同样发挥免疫抑制作用的肿瘤相关巨噬细胞(Tumor-associated macrophage, TAM)。进一步的分析表明，M-MDSC与TAM在大部分免疫抑制分子的表达上没有区别。TAM中经典免疫抑制分子IL-10表达更高，且在M-MDSC中几乎没有表达。功能分析表明，TAM与M-MDSC都能够通过ROS通路发挥免疫抑制作用。最后轨迹分析表明，肿瘤MDSC中的M-MDSC与TAM间可能存在分化关系。
　　研究结论：通过单细胞转录组技术，我们成功构建了肺癌中的髓源性抑制细胞图谱，这或为解决抗肿瘤免疫应答缺陷提供参考，也为设计新的抗肿瘤免疫治疗方案提供了新思路。