Nature發(fā)文！生物醫(yī)學(xué)研究院羅敏/盧智剛/高海合作團(tuán)隊(duì)報(bào)道腫瘤免疫治療新靶點(diǎn)

2023年9月6日，復(fù)旦大學(xué)生物醫(yī)學(xué)研究院羅敏/盧智剛/高海合作團(tuán)隊(duì)和中國(guó)科學(xué)院分子細(xì)胞科學(xué)卓越創(chuàng)新中心趙允團(tuán)隊(duì)合作在《自然》（Nature）雜志在線發(fā)表題為CD300ld on neutrophils is required for tumour-driven immune suppression的研究文章。該研究發(fā)現(xiàn)一個(gè)全新的、功能高度保守的腫瘤免疫抑制受體CD300ld。CD300ld在PMN-MDSCs上特異性高表達(dá)，是調(diào)控PMN-MDSCs募集及免疫抑制功能的關(guān)鍵受體。靶向CD300ld能夠通過(guò)抑制 PMN-MDSCs的募集和功能，重塑腫瘤免疫微環(huán)境，從而產(chǎn)生廣譜抗腫瘤效果。CD300ld靶點(diǎn)顯示出很好的安全性、保守性，抗腫瘤有效性、及與PD1 靶點(diǎn)的協(xié)同性，有望成為腫瘤免疫治療新的理想靶點(diǎn)。

以PD-1/PD-L1/CTLA-4等分子為代表的免疫檢查點(diǎn)阻斷（ICB）療法是近年來(lái)在腫瘤治療領(lǐng)域中的革命性進(jìn)展。然而，現(xiàn)有ICB在不同腫瘤病人當(dāng)中的效果差異很大，相當(dāng)比例的患者無(wú)應(yīng)答，長(zhǎng)期獲益比例更低。腫瘤免疫微環(huán)境含有大量抑制免疫的髓系細(xì)胞群體，在腫瘤發(fā)展和治療耐受中發(fā)揮關(guān)鍵作用，是現(xiàn)有免疫治療的嚴(yán)重阻礙。

病理性激活的中性粒細(xì)胞（也被稱為多形核髓系來(lái)源的抑制細(xì)胞：Polymorphonuclear myeloid derived suppressor cells, PMN-MDSCs）是免疫抑制微環(huán)境的重要組成細(xì)胞。與正常的中性粒細(xì)胞不同，PMN-MDSCs具有強(qiáng)烈抑制淋巴細(xì)胞殺傷的作用，通過(guò)多種途徑參與腫瘤進(jìn)展。尋找針對(duì)PMN-MDSCs的特異性靶點(diǎn)來(lái)調(diào)控腫瘤免疫微環(huán)境是當(dāng)前免疫治療的焦點(diǎn)和挑戰(zhàn)。

作為機(jī)體的第一道防線，中性粒細(xì)胞在天然免疫中發(fā)揮著重要作用，但由于中性粒細(xì)胞本身半衰期短且成熟后無(wú)法繼續(xù)增殖的特性，對(duì)于此類細(xì)胞研究落后于其他先天性和適應(yīng)性免疫細(xì)胞。隨著近年來(lái)技術(shù)的進(jìn)步，中性粒細(xì)胞在生理及病理狀態(tài)下的復(fù)雜性和異質(zhì)性開(kāi)始被人們所理解，其在癌癥中扮演的角色也越來(lái)越受到大家的關(guān)注。諸多的臨床證據(jù)也表明了中性粒細(xì)胞深度參與腫瘤進(jìn)展，并與病人預(yù)后顯著相關(guān)，因此探究中性粒細(xì)胞在腫瘤進(jìn)展中的作用、尋找針對(duì)這群細(xì)胞的特異性靶點(diǎn)具有十分重要的臨床意義。

聚焦這一科學(xué)問(wèn)題，本文研究人員首先以髓系細(xì)胞偏向表達(dá)的系列膜蛋白為對(duì)象，利用小鼠腫瘤模型進(jìn)行CRISPR-Cas9體內(nèi)篩選，發(fā)現(xiàn)缺失CD300ld的免疫細(xì)胞在腫瘤中缺失最為顯著，提示表達(dá)CD300ld的細(xì)胞可能促進(jìn)腫瘤發(fā)展。CD300ld在中性粒細(xì)胞中特異性高表達(dá)、并在荷瘤之后表達(dá)顯著上調(diào)。隨后研究者構(gòu)建CD300ld敲除小鼠，證實(shí)CD300ld缺失顯著抑制多種繼發(fā)性及原發(fā)性腫瘤模型的發(fā)展；同時(shí)CD300ld敲除對(duì)小鼠的正常發(fā)育以及免疫系統(tǒng)發(fā)育無(wú)顯著影響。通過(guò)骨髓移植、構(gòu)建多種條件性敲除小鼠、以及清除體內(nèi)PMN-MDSCs等多種手段，結(jié)果證實(shí)CD300ld通過(guò)PMN-MDSCs調(diào)控腫瘤發(fā)展。因此，CD300ld作為中性粒細(xì)胞/PMN-MDSCs表面標(biāo)志物，是PMN-MDSCs促進(jìn)腫瘤發(fā)展的關(guān)鍵功能受體。

為研究CD300ld調(diào)控腫瘤免疫的機(jī)制，研究者首先分析CD300ld缺失對(duì)腫瘤微環(huán)境的影響。CD300ld缺失導(dǎo)致PMN-MDSCs在腫瘤中的募集大幅降低，同時(shí)伴隨CD8+ T細(xì)胞浸潤(rùn)顯著上升。單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組分析顯示，大部分促腫瘤細(xì)胞群體在比例及抑制免疫信號(hào)通路上明顯下調(diào)，而抗腫瘤細(xì)胞群體在比例及相應(yīng)信號(hào)通路上則顯著上升。因此，CD300ld缺失能夠重塑腫瘤免疫微環(huán)境，將其由免疫抑制狀態(tài)轉(zhuǎn)為免疫活化狀態(tài)。這也進(jìn)一步體現(xiàn)出PMN-MDSCs在腫瘤免疫微環(huán)境建立上的關(guān)鍵作用。

PMN-MDSCs的兩個(gè)特性是其促進(jìn)腫瘤進(jìn)展的關(guān)鍵因素：向腫瘤募集的能力、和高度抑制免疫效應(yīng)細(xì)胞的能力。CD300ld同時(shí)調(diào)控PMN-MDSCs的這兩種功能。CD300ld缺失的PMN-MDSCs表現(xiàn)出更弱的遷移能力和向腫瘤中募集的能力；同時(shí)，其抑制T細(xì)胞增殖的能力也顯著下降。進(jìn)一步分析表明，S100A8/A9是CD300ld下游的關(guān)鍵效應(yīng)分子。CD300ld通過(guò)激活STAT3，上調(diào)S100A8/A9的表達(dá)，形成CD300ld-STAT3-S100A8/A9軸，從而調(diào)控PMN-MDSCs的募集與免疫抑制功能。

隨后研究者探究在腫瘤形成之后再去阻斷CD300ld是否仍具有抗腫瘤效果。結(jié)果顯示，在腫瘤已建成后，利用藥物條件性敲除CD300ld仍然能夠顯著抑制腫瘤發(fā)展；研究者進(jìn)一步通過(guò)注射CD300ld胞外區(qū)蛋白來(lái)競(jìng)爭(zhēng)性抑制CD300ld，也能夠顯著抑制各種繼發(fā)性和原發(fā)性腫瘤的進(jìn)展。阻斷CD300ld與PD-1抗體產(chǎn)生更好的聯(lián)合治療效果。因此，阻斷CD300ld體現(xiàn)出很好的抗腫瘤治療潛力，并與現(xiàn)有ICB治療能夠產(chǎn)生顯著協(xié)同。

為進(jìn)一步研究人CD300ld的同功性，研究者分析了TCGA數(shù)據(jù)庫(kù)以及多例不同類型腫瘤的病人樣本。結(jié)果顯示，CD300ld也在人中性粒細(xì)胞/PMN-MDSCs上特異性高表達(dá)；同時(shí)在多種癌種中，CD300LD的表達(dá)顯著高于癌旁以及正常組織，并與中性粒細(xì)胞的浸潤(rùn)以及病人預(yù)后顯著相關(guān)。研究者隨后構(gòu)建CD300LD人源化小鼠，進(jìn)一步證明人鼠CD300ld功能同源，競(jìng)爭(zhēng)性抑制人CD300LD也呈現(xiàn)出顯著抗腫瘤效果。

綜上所述，該項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)了PMN-MDSCs表面的關(guān)鍵功能受體CD300ld，在腫瘤免疫抑制中發(fā)揮重要作用。CD300ld通過(guò)STAT3-S100A8/A9軸同時(shí)調(diào)控PMN-MDSCs的募集及其T細(xì)胞抑制功能，從而促進(jìn)免疫抑制微環(huán)境的建立和腫瘤的進(jìn)展。阻斷CD300ld通過(guò)減少PMN-MDSCs的募集并降低其免疫抑制功能，重塑免疫微環(huán)境由免疫抑制狀態(tài)轉(zhuǎn)為活化狀態(tài)，從而產(chǎn)生廣譜抗腫瘤效果。

中國(guó)科學(xué)院分子細(xì)胞科學(xué)卓越創(chuàng)新中心博士后王超雄、復(fù)旦大學(xué)生物醫(yī)學(xué)研究院/附屬兒科醫(yī)院博士后鄭曦晨、復(fù)旦大學(xué)生物醫(yī)學(xué)研究院/附屬第五人民醫(yī)院研究助理張金蘭為本文共同第一作者。復(fù)旦大學(xué)生物醫(yī)學(xué)研究院/附屬兒科醫(yī)院羅敏研究員、中國(guó)科學(xué)院分子細(xì)胞科學(xué)卓越創(chuàng)新中心趙允研究員、復(fù)旦大學(xué)生物醫(yī)學(xué)研究院/附屬第五人民醫(yī)院盧智剛研究員、復(fù)旦大學(xué)生物醫(yī)學(xué)研究院/附屬徐匯中心醫(yī)院高海研究員為該論文共同通訊作者。

原文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41586-023-06511-9

Nature發(fā)文！物理學(xué)系田傳山課題組實(shí)現(xiàn)對(duì)懸浮石墨烯電極-水界面本征物理化學(xué)性質(zhì)的調(diào)控和光譜表征

近日，物理學(xué)系田傳山課題組在電化學(xué)界面的原位表征上取得進(jìn)展。相關(guān)成果以“Structure evolution at the gate-tunable suspended graphene-water interface”為題，于2023年8月30日發(fā)表在Nature雜志上。

作為主要的電催化劑載體和層狀插層基質(zhì)，石墨電極在能量轉(zhuǎn)換和存儲(chǔ)領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用。與石墨相似，石墨烯作為石墨的二維結(jié)構(gòu)單元，具有獨(dú)特的物理和化學(xué)性質(zhì)，為開(kāi)發(fā)先進(jìn)的能源器件提供了更多的選擇和調(diào)節(jié)能力。然而，石墨烯很容易受到外界因素的影響，導(dǎo)致之前的研究產(chǎn)生了許多爭(zhēng)議。該研究提出并實(shí)現(xiàn)了無(wú)污染、懸浮的厘米級(jí)尺寸石墨烯電極方案，·從實(shí)驗(yàn)上解決了難以探究石墨（烯）本征性質(zhì)的困難。通過(guò)原位電學(xué)測(cè)量和非線性光譜分析，獲得了在電化學(xué)反應(yīng)電壓閾值前后，緊鄰電極界面(Stern層)的分子結(jié)構(gòu)信息，并初步追蹤了反應(yīng)中間體的譜學(xué)特征。這項(xiàng)工作不僅展示了無(wú)基底的石墨烯對(duì)于揭示石墨烯-電極界面的本征微觀結(jié)構(gòu)和微觀反應(yīng)路徑是必不可少的，而且，為研究電化學(xué)界面提供了理想的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。

研究人員通過(guò)改進(jìn)的石墨烯剝離工藝，從銅襯底上CVD生長(zhǎng)的石墨烯出發(fā)，得到了厘米級(jí)的無(wú)襯底懸浮石墨烯樣品。樣品具有優(yōu)越的宏觀和微觀特性，不僅缺陷較少，而且機(jī)械性能出色。將四根細(xì)鉑絲（直徑20 μm）與MLG薄片接觸，實(shí)現(xiàn)了對(duì)石墨烯費(fèi)米面和電極電位的調(diào)控。研究人員運(yùn)用了相位敏感的和頻光譜技術(shù)，對(duì)界面結(jié)構(gòu)進(jìn)行了深入研究，探索了石墨烯二維電子的非線性光學(xué)響應(yīng)以及電極附近氫鍵網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)在電位調(diào)控下的變化。實(shí)驗(yàn)獲得的石墨烯和頻光譜與化學(xué)勢(shì)μ的函數(shù)關(guān)系與理論計(jì)算非常吻合。實(shí)驗(yàn)首次在本征石墨烯-水界面觀測(cè)到了O-H懸掛鍵共振峰(dangling O-H)，表明了石墨烯疏水特性。由于O-H懸掛鍵與石墨烯之間的相互作用，dangling O-H模式與空氣-水界面上的對(duì)應(yīng)模式相比，紅移了約100 cm-1，并具有更寬的線寬。

基于該課題組之前發(fā)展的非線性光譜分析方法，研究人員發(fā)現(xiàn)，在產(chǎn)氫、產(chǎn)氧電壓閾值之間的窗口，雖然和頻光譜展示出了強(qiáng)烈的電壓依賴關(guān)系，但定量扣除屏蔽層貢獻(xiàn)后，緊鄰電極的氫鍵網(wǎng)絡(luò)（Stern layer）對(duì)界面電場(chǎng)幾乎不敏感；僅當(dāng)柵極電壓接近水的電解閾值時(shí)， Stern層的結(jié)構(gòu)開(kāi)始發(fā)生實(shí)質(zhì)性的變化。當(dāng)進(jìn)一步調(diào)節(jié)電壓至略高于析氫反應(yīng)的閾值，最表層的dangling O-H模式完全消失。這些譜學(xué)特征表明，界面電荷轉(zhuǎn)移引發(fā)的析氫反應(yīng)過(guò)程中，中間體和產(chǎn)物在界面開(kāi)始聚集。研究人員正在解析這些譜學(xué)變化蘊(yùn)含的指紋和結(jié)構(gòu)信息。這為進(jìn)一步追蹤電化學(xué)微觀反應(yīng)路徑奠定了實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。

物理學(xué)系畢業(yè)生徐影博士為論文第一作者；田傳山教授為通訊作者；馬悠博、谷峰同學(xué)，以及楊珊珊博士在實(shí)驗(yàn)階段、文章撰寫(xiě)階段做出了重要貢獻(xiàn)。該工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金委、科技部的基金項(xiàng)目支持。

圖1 石墨烯-電解質(zhì)界面。我們將單層石墨烯（MLG）懸浮在由0.1M氯化鉀（KCl）溶液組成的電解質(zhì)表面。該溶液含有鉀離子、氯離子和水分子。四根鉑導(dǎo)線連接到石墨烯上，用于四電極的電學(xué)表征和門(mén)電位調(diào)控。石墨烯作為工作電極(W)，銀/銀氯化物（Ag/AgCl）作為參比電極(R)，鉑為對(duì)電極(C)。非線性光譜學(xué)分析方法探測(cè)懸浮石墨烯-電解質(zhì)界面的微觀結(jié)構(gòu)。

論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41586-023-06374-0