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[研究背景]近年来,肿瘤免疫治疗获得了快速的发展,已成为有望治愈恶性肿瘤的一种新型治疗手段。但是,肿瘤免疫治疗仍面临着许多挑战。其中,免疫抑制性的肿瘤微环境是阻碍肿瘤免疫治疗的一个关键因素。髓源抑制性细胞一直被认为是导致肿瘤相关外周免疫抑制的主要细胞,但是,髓源抑制性细胞在免疫抑制性肿瘤微环境形成过程中的作用仍不太清楚。[研究目的]分析肿瘤浸润髓系免疫细胞的组成、特性及在肿瘤免疫微环境形成中的作用。[研究方法]原位注射MCaP0008和E0771乳腺癌细胞建立乳腺癌肿瘤模型。待肿瘤长到6-8 mm时,收取肿瘤消化成单细胞,利用流式细胞仪分析肿瘤内髓样细胞群;通过免疫组化和流式细胞分析仪检测肿瘤浸润髓源抑制性细胞(tiMDSC)和TAM的分布状况;利用细胞分选仪分选TAM和tiMDSC细胞,与T淋巴细胞共培养,通过MLR(Mixed leukocyte reaction)实验检测tiMDSC和TAM对细胞增殖的影响;应用实时定量PCR检测TAM和tiMDSC中促炎性因子和抑炎性因子mRNA表达水平;利用血管生成实验检测tiMDSC和TAM对血管生成的影响。[研究结果]在自发性乳腺癌MMTV-PyVT、原位接种的MCaP0008和E0771三种乳腺肿瘤模型中,肿瘤浸润髓系免疫细胞主要由CD45+CD11b+Gr1hiF4/80-、CD45+CD1 1b+Gr1-F4/80+和 CD45+CD1 1b+Gr1int/lowF4/80int/low 三种组成。其中,CD45+CD11b+Gr1hiF4/80-(tumor-infiltrating MDSC:tiMDSC)和 CD45+CD11b+Gr1-F4/80+(TAM)是两大主要的细胞群。而且CD45+CD11b+Gr1hiF4/80-细胞群具有与TAN 一样的表型(Ly6G+Ly6Clow)。姬姆萨染色也显示:tiMDSCs与外周血的中性粒细胞具有相同的形态学特征。接着,我们分析了 tiMDSC和TAM的功能特性。我们把从MCaP0008和MMTV-PyVT肿瘤中分选出的TAMs和tiMDSCs细胞与T淋巴细胞共培养,发现TAMs比tiMDSCs具有更强的抑制T淋巴细胞增殖的能力。同样,通过检测各种炎症因子的表达水平,tiMDSCs表达更多的促炎因子,如IL-12α、IL1β、CXCL11。而TAMs表达更多的抑炎因子,如IL10、Arg1、CCL17、CCL22。可见,TAMs比tiMDSCs具有更强的免疫抑制性。此外,我们还发现TAMs和tiMDSCs在肿瘤中有着不同的分布特点。TiMDSCs大部分(约75%)分布在低氧或坏死区域,而TAMs基本上是均匀分布。与它们的分布特点相对应,tiMDSCs比TAMs表达更多的促血管生成因子,如VEGF-α、PIGF,、CXCL12和MMP9。体外实验也同时证明tiMDSCs和TAMs相比更能够诱导血管的形成。这些结果表明tiMDSCs比TAMs具有更强的促进血管形成的功能。由于tiMDSCs和TAMs具有各自不同的功能特性,所以它们可能在肿瘤发生和发展的不同阶段起着特定的作用。我们选取了 MCaP0008乳腺肿瘤,分别在接种后的第一周(即肿瘤起始阶段)和第二周(即肿瘤发展阶段)收取肿瘤。流式分析显示,当肿瘤从起始阶段到发展阶段的过程中,tiMDSCs的比例显著减少,而TAMs的比例增加了。另外,在4T1自发性肺转移的模型中,外周血和肺部的中性粒细胞的数量随着癌细胞肺部转移的增多而不断增加。在肺部转移瘤组织中,小的肺转移瘤比大的肺转移瘤有更多的tiMDSCs。而且,tiMDSCs在肺转移肿瘤中比原位乳腺肿瘤中高得多。这些数据表明tiMDSCs和中性粒细胞在原位肿瘤和转移瘤的起始阶段起着重要的作用。[结论和意义]在乳腺肿瘤微环境中,tiMDSCs和TAMs是两种主要的肿瘤浸润髓系细胞,并各自发挥着特定的功能。tiMDSCs具有与TANs 一样的表型,具有较强的促进血管形成的作用,在肿瘤的起始和转移中扮演着重要角色。TAMs则具有很强的免疫抑制性,在肿瘤免疫逃逸中发挥重要的调节作用。所以,在肿瘤的不同阶段以及在不同的治疗组合中,有选择地靶向tiMDSCs或者TAMs有望取得更好的治疗效果。