IF 50.3 | 中山大學附屬第一醫(yī)院張弩團隊聯(lián)合北京大學白凡團隊揭示TREM2在中樞神經(jīng)系統(tǒng)癌癥和外周腫瘤中的獨特作用
研究背景
膠質(zhì)母細胞瘤(GBM)是一種無法治愈的中樞神經(jīng)系統(tǒng)(CNS)癌癥，其特征是骨髓細胞大量浸潤。在外周非中樞神經(jīng)系統(tǒng)腫瘤中發(fā)現(xiàn)的髓細胞靶向治療靶點是否適用于GBM還有待進一步研究。2024年6月10日 ,中山大學附屬第一醫(yī)院張弩團隊聯(lián)合北京大學白凡團隊在Cancer Cell (IF 50.3)上發(fā)表文章“Distinct roles of TREM2 in central nervous system cancers and peripheral cancers”，揭示了TREM2在中樞神經(jīng)系統(tǒng)癌癥中的獨特功能，發(fā)現(xiàn)TREM2缺失促進GBM在體內(nèi)的進展，在機制上CNS富集的鞘脂結(jié)合髓細胞上的TREM2并引發(fā)抗腫瘤反應，表明靶向TREM2可能是GBM疾病的特異性治療方法。
結(jié)果展示
1.髓細胞TREM2缺失損害GBM中T細胞抗腫瘤活性
作者發(fā)現(xiàn)TREM2缺失能促進小鼠GBM的進展，并在GBM TME(腫瘤微環(huán)境)中誘導免疫抑制TAM(腫瘤相關(guān)巨噬細胞)腔室。接下來作者檢測了TREM2缺失對TME中T細胞亞群的影響，發(fā)現(xiàn)TREM2缺失組的細胞具有下調(diào)效應因子評分和T輔助評分的特征，但進一步提高了衰竭評分，這表明TREM2缺失是抑制T細胞抗GBM活性的原因。細胞間通訊分析表明，TREM2缺陷導致MG亞群與T細胞之間的相互作用增強。流式細胞術(shù)分析顯示Trem2-/- TME中的的效應T細胞和IFNγ+CD8+ T細胞減少。為了進一步驗證上述結(jié)果，作者從TREM2+/+和TREM2-/-中分理出TAM并與原代CD8+ T細胞共培養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)TREM2缺失組TAM與多克隆活化CD8+ T細胞共培養(yǎng)時，抑制T細胞激活的活性上調(diào)，TREM2缺失組TAM在激活初始OT-1 T細胞方面不如野生型TAM。這些結(jié)果表明，GBM TAM中TREM2缺失導致更多的免疫抑制狀態(tài)，并有助于降低CTL(細胞毒性T淋巴細胞)活性，從而導致GBM進展加快。
圖1 髓細胞TREM2缺失損害GBM中T細胞抗腫瘤活性
2. 髓細胞TREM2過表達抑制GBM生長并對ICB治療有協(xié)同作用
作者進一步研究了在TAM中過表達TREM2能否有效地阻礙GBM的發(fā)展。用腺相關(guān)病毒載體(AAV9-F4/80-TREM2-flag-p2A-GFP)在TAM中過表達TREM2，發(fā)現(xiàn)TREM2過表達導致GBM生長受到抑制，總生存期（OS）延長，表明維持TREM2的表達對抑制GBM進展很重要。作者用scRNA-seq研究TREM2的作用機制，發(fā)現(xiàn)在MG和MDM亞群中觀察到TREM2過表達，此外AAV給藥將髓系細胞重定向到免疫活性表型。途徑分析表明，給藥AAV-TREM2可上調(diào)MG和MDM亞群的炎癥免疫反應，并與T細胞抗腫瘤功能增強相關(guān)。作者用AAV-TREM2治療小鼠，之后腹腔注射anti-PD-1抗體，發(fā)現(xiàn)與AAV-TREM2治療相比，聯(lián)合治療進一步抑制了腫瘤增殖，延長了OS，表現(xiàn)出較強的協(xié)同效應。
圖2 髓細胞TREM2過表達抑制GBM生長并對ICB治療有協(xié)同作用
3. 中樞神經(jīng)系統(tǒng)微環(huán)境決定了TREM2在GBM中的獨特作用
為了確定TREM2的作用機制是否涉及GBM的內(nèi)在特征，作者將乳腺癌細胞株EO771注入野生型和Trem2-/-小鼠腦內(nèi)，發(fā)現(xiàn)與GBM腫瘤結(jié)果相似，EO771腫瘤在Trem2-/-小鼠中表現(xiàn)為生長加速和更差的存活率。表明腫瘤的內(nèi)在特征不太可能決定TREM2在癌變過程中的功能。相反，當GL261細胞皮下植入時，TREM2缺陷導致接種的腫瘤細胞增殖受阻，TME向促炎和有效抗腫瘤狀態(tài)轉(zhuǎn)變，表明是腫瘤外源性或微環(huán)境因素而不是腫瘤的內(nèi)在特征來介導TREM2在癌癥中的功能。作者通過大量RNA測序來研究這些細胞中TREM2在相關(guān)的反應，發(fā)現(xiàn)icTAM和scTAM (顱內(nèi)和皮下腫瘤微環(huán)境)之間的主要差異表現(xiàn)在信號傳感表面和隨后的信號轉(zhuǎn)導途徑上，表明不同微環(huán)境的配體刺激不同。
圖3 中樞神經(jīng)系統(tǒng)微環(huán)境決定了TREM2在GBM中的獨特作用
4. 鞘脂-TREM2信號使TAM進入抗腫瘤狀態(tài)
為了確定潛在的配體，作者分析了從21名GBM患者和4名對照患者收集的腦脊液代謝組學數(shù)據(jù),其中鞘脂代謝脫穎而出，這與大量RNA-seq分析結(jié)果一致。
參與鞘脂代謝的鞘磷脂(SM)和鞘脂糖(GSL)的豐度在GBM腦脊液中顯著增加，作者選擇了這些脂質(zhì)的代表性形式，并對它們進行對接分析以模擬它們與TREM2的結(jié)合，發(fā)現(xiàn)SM和GSL都與TREM2胞外結(jié)構(gòu)域2上的基本斑塊吻合良好。接下來作者進一步研究了這些在CNS富集的SM/GSL是否負責在GBM TAM中以TREM2依賴的方式引發(fā)保護性信號，發(fā)現(xiàn)SM/GM1刺激顯著下調(diào)M2樣標志物CD206和ARG1，上調(diào)M1樣標志物iNOS和MHC-II63，M2極化的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子磷酸化STAT3的水平下降，而M1相關(guān)的磷酸化STAT1的水平上升。此外，SM/GM1刺激也導致從人GBM分離出的TAM由M2樣表型向M1樣表型轉(zhuǎn)變。這些結(jié)果共同表明，CNS富集的鞘脂能夠通過TREM2將TAM轉(zhuǎn)化為對抗GBM的防御狀態(tài)。
圖4 鞘脂- TREM2信號使TAM進入抗腫瘤狀態(tài)
實驗結(jié)論
本研究揭示了TREM2在中樞神經(jīng)系統(tǒng)癌癥中的獨特功能及其潛在的機制線索，并揭示了恢復而不是抑制TREM2的表達可能是GBM的疾病特異性治療方法。
