即‘埋头”又“通吃”：中性粒细胞挑选杀去世差别范例的肿瘤

撰文 | 雪月

责编 | Qi

在治疗肿瘤的历程中，除了要降服肿瘤构造内高度的异质性之外，还必要避开靶向正常细胞。是以，在查找降服肿瘤的要领时，既必要最大限度的在多种范例的肿瘤中发挥广谱抗肿瘤作用，又必要极大的低落对付机体的毒副作用。

机体的天赋免疫体系可以抗击多种感染性疾病，包罗细菌、真菌以及原生动物，这些病原体的遗传变异性远超肿瘤细胞。中性粒细胞作为天赋免疫体系中紧张的效应细胞可以消除多种范例的病原体，那么中性粒细胞在肿瘤中大概具有相称的作用。有研究评释多形核中性粒细胞 （polymorphonuclear neutrophils PMN）可以杀去世肿瘤细胞，其潜伏临床应用代价还在研究中，但是此中的机制还未完全相识。

也有研究发觉差别于PMN的抗肿瘤功效，中性粒细胞可以促进肿瘤。这些研究效果大概是因为中性粒细胞的物种差别引起的。在小鼠中，有研究发觉肿瘤细胞会使中性粒细胞开释肿瘤细胞转移分子，肿瘤相干中性粒细胞增添是预后不良的指标。

克日，来自芝加哥大学的Lev Becker 团队在Cell杂志上颁发题为 Neutrophil elastase selectively kills cancer cells and attenuates tumorigenesis 的文章，该文章发觉多形核中性粒细胞泉源的抗肿瘤分子ELANE，可以选择性杀伤肿瘤细胞。

人PMN在体内的半衰期只有八小时，颠末凋亡开释抗微生物分子。为了检测这些分子是否也可以或许杀去世肿瘤细胞，作者从凋亡PMN得到无血清条件造就基并分别用其处置惩罚35种差别范例的人与小鼠肿瘤细胞，阐发发觉PMN条件造就基通过促进肿瘤细胞凋亡可以杀去世35种范例的肿瘤，而对非肿瘤细胞没有细胞毒性。杀去世肿瘤细胞的效应可以被血清按捺。将肿瘤细胞系移植入小鼠体内，注射PMN条件造就基到肿瘤构造内会按捺肿瘤生长，促进细胞凋亡。而PMN条件造就基注射入没有肿瘤的小鼠体内大概乳腺脂肪垫则不会引起凋亡反响。

为了检测这种效应是否存在于全部的中性粒细胞，作者分散了多个部位的肿瘤与非肿瘤的人与小鼠泉源的中性粒细胞，并构建条件性造就基。作者发觉全部人泉源的条件性造就基都能杀去世小鼠和人肿瘤细胞，而小鼠的都不可。

接下来作者开始查找杀去世肿瘤的物质身分。作者起首开辟了一套追踪生物分子杀伤活性定量体系。接着作者将条件性造就基举行煮沸、透析以及差别孔径过滤等要领举行分散以查找目的分子。作者发觉将PMN条件造就基用0.22 μm滤膜过滤后，杀伤肿瘤活性消逝了。Shotgun卵白组学定量阐发发觉过滤后的定量造就基中，在能检测到的890种卵白质中，只有两种显着降落：neutrophil elastase (ELANE) 和eosinophil cationic protein (ECP)。ELANE是一种丝氨酸卵白酶，先前的研究发觉其促进肿瘤产生。ECP是一种可以或许杀去世肿瘤细胞和非肿瘤细胞的打孔卵白。有研究发觉T细胞可以通过卵白酶和打孔卵白杀伤肿瘤细胞，而本研究发觉中性粒细胞也大概存在雷同的功效。用IP抗体分别去除PMN条件造就基中的ELANE大概ECP会消除肿瘤细胞杀伤作用。纯化两种卵白再处置惩罚细胞发觉ELANE以浓度依靠的方法杀伤肿瘤细胞而不会对人巨噬细胞孕育发生影响，但是ECP对肿瘤细胞和巨噬细胞都有毒性。进一步阐发发觉PMN造就基中ECP的浓度程度不会杀伤肿瘤确可以或许显着促进ELANE的杀伤作用，提示二者存在协同作用。用PMSF按捺ELANE则可以或许去除肿瘤杀伤作用，评释ELANE是起紧张作用的卵白。而且作者发觉在PMN条件造就基中，ECP可以或许与ELANE联合，这就解说了为什么去除ECP时，条件造就基的肿瘤细胞杀伤作用消逝，ECP具有生物膜的高度亲和力，导致0.22um滤膜选择性去除ECP。

接下来作者开始查找小鼠的ELANE与人的ELANE差别的缘故原由。在清除了是因为氨基酸序列的区别后，作者发觉老鼠的中性粒细胞细胞条件造就基中的ELANE没有活性，由此提出了假设大概有一按捺卵白的存在。使用Shotgun 卵白组学定量阐发的技能，作者发觉slpi 只在小鼠中性粒细胞的造就基中，但不在人的内里。应用IP试验，作者发觉SLPI（Secretory leukocyte peptidase inhibitor）可以与ELANE联合，按捺ELANE活性。

下一步是探寻，ELANE 是怎样杀癌细胞的。有研究发觉CD95表达量低落会得到雷同于ELANE的肿瘤细胞杀伤作用，作者接下来开始探究CD95在这一历程中的作用。通过质谱作者判定出了两个剪切位点 V220-A221与 I331-Q332。ELANE可以剪切CD95，开释含有去世亡布局域 (death domain) 的碳末了，导致细胞去世亡。用siRNA敲降介导ELANE摄入历程的受体NRP1，按捺肿瘤细胞对付ELANE的摄入，按捺肿瘤细胞杀伤作用。

下一步是探寻为什么ELANE-CD95-DD 的通路只杀癌细胞，不杀非癌细胞。作者分别在肿瘤细胞和非肿瘤细胞中过表达flag-DD-ELANE，通过IP-LC-MS/MS，作者筛选到组卵白H1四个异构体可以与flag在肿瘤细胞中联合，而不黑白肿瘤细胞。通过promximity ligation imaging technology, 作者发觉ELANE处置惩罚肿瘤细胞后，H1会敏捷从细胞核转位至线粒体，这一点在非癌细胞里没有观看到。H1的表达在肿瘤细胞中显着上升，敲降肿瘤细胞中的H1会按捺ELANE的细胞杀伤作用，增添H1的表达在非癌细胞可以诱使elane 对他们有杀伤力。通过这一系列的试验，作者提出H1表达的量大概是决定elane-cd95-dd 通路是否有用的要害。

为了检测ELANE在体内的效应，作者在8个差别的癌症模子做了检测，发觉ELANE都有抗癌成效。 由于ELANE选择性杀伤肿瘤细胞，这也导致肿瘤抗原的开释，肿瘤构造内DC CD8+T细胞、杀伤T细胞数目增添。而肿瘤微情况中的丝氨酸卵白酶按捺剂是ELANE发挥作用的停滞，包罗A1AT SLPI SERPINB1。最终作者用猪胰弹性卵白酶（porcine pancreatic elastase PPE）举行杀伤肿瘤的体内与体外试验。猪胰弹性卵白酶与ELANE具有32%氨基酸同等性，相似的卵白布局以及底物特异性，但是二者对按捺剂敏感性差别。作者发觉猪胰弹性卵白酶可以明显进步抗肿瘤成效。

总的来说，本文判定出选择性杀伤肿瘤细胞、中性粒细胞泉源的ELANE以及其杀伤肿瘤细胞的机制。将来旨在探究ELANE作为单一疗法大概与其他要领团结治疗时最大化其治疗成效。

原文链接：

http://doi.org/10.1016/j.cell.2021.04.016

制版人：十一

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