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免疫頂刊告訴你，癌癥面前，男女平等嗎？
哈嘍大家好呀！癌癥發(fā)病率和病情發(fā)展的性別差異已被廣泛承認，然而其中潛在的免疫學機制尚不清楚，今天小編給大家?guī)?022年6月發(fā)表在免疫學頂刊IMMUNITY（IF: 43.474）上的關于癌癥免疫性別差異的最新研究，讓我們一起來學習作者是如何切入主題，環(huán)環(huán)相扣發(fā)表高分文章吧！先說結(jié)論——癌癥面前，男女并不“平等”！
關于選題
干細胞樣CD8+T細胞是指具有自我更新和增殖能力的CD8+T細胞，其表達轉(zhuǎn)錄因子TCF-1，是維持免疫治療中持久抗腫瘤免疫的關鍵。
雄激素通過調(diào)節(jié)炎癥環(huán)境是各種疾病中性別相關差異的主要因素。雄激素受體(AR)在免疫細胞和基質(zhì)細胞中都有表達，AR的參與已被證明通過免疫細胞內(nèi)在或外在模式導致免疫反應的性別差異。
已有研究表明CD8+T細胞中固有AR活性的降低與人類前列腺癌的預后改善相關。因此作者提出思考，AR除了在癌細胞中具有性別差異外，是否還在免疫細胞，例如CD8+T細胞中具有偏差表達？因此，有必要確定AR是否在腫瘤免疫中發(fā)揮作用以及如何發(fā)揮作用，以及它是如何導致男性和女性之間抗腫瘤免疫的差異。
研究結(jié)果
性別偏倚的抗腫瘤反應依賴于CD8+T細胞
作者首先在不同的小鼠腫瘤模型中驗證了在腫瘤發(fā)展過程中存在明顯的性別相關差異。結(jié)果表明，男性的性別相關免疫因子可能比女性更能促進腫瘤的進展和發(fā)展。盡管雄性小鼠和雌性小鼠具有類似的先天免疫細胞浸潤，然而先天免疫因素如I型IFN反應并不是造成腫瘤免疫反應性別偏差的原因。
既然已經(jīng)排除了先天免疫因素，作者將研究聚焦于適應性免疫，并評估了雄雌小鼠的T細胞圖譜。從而觀察到雄性小鼠的腫瘤浸潤性CD8+T細胞和CD4+T細胞數(shù)量少于雌性小鼠。而缺乏T淋巴細胞的雄性和雌性裸鼠之間的腫瘤生長曲線相似，揭示了T淋巴細胞主導了性別偏倚的腫瘤生長。作者進一步在荷瘤的雌性小鼠中分別去除CD8+T細胞和CD4+T細胞，表明了腫瘤發(fā)展過程中明顯的性別差異是由CD8+T細胞驅(qū)動。
抗腫瘤適應性免疫反應顯示出性別差異
確定好CD8+T細胞為研究主線切入點后，作者進一步評估了同體積腫瘤大小下雌性和雄性小鼠的腫瘤浸潤性CD8+T細胞。IFN-g和TNF-a雙陽性染色結(jié)果表明，相比于雌性小鼠，IFN-g+ TNF-a+ CD8+T細胞亞群在雄性小鼠中減少。為了更好地了解細胞毒性能力，作者檢測了顆粒酶B的表達和CD107a的表達，結(jié)果表明雄性小鼠中活性脫顆粒酶B+ CD8+T細胞的比例更少。此外，酶聯(lián)免疫斑點試驗顯示，雄性小鼠引流淋巴結(jié)和脾臟的腫瘤反應CD8+T細胞反應比雌性小鼠更受到抑制。這些結(jié)果表明男性特異性的腫瘤反應性CD8+T細胞活性的衰減可能會導致腫瘤進展中明顯的性別偏倚。
鑒于先前的研究報道，干細胞樣CD8+T細胞介導了細胞擴張和腫瘤消退。作者進一步猜想CD8+T細胞的分化程序是否有助于性別偏見的抗腫瘤反應？為此，作者首先對雄性和雌性小鼠腫瘤浸潤性CD8+T細胞的免疫檢查點受體表達進行了分析。結(jié)果發(fā)現(xiàn)腫瘤內(nèi)CD8+T細胞在雄性小鼠表現(xiàn)出更高的PD-1表達。同時， 作者檢測了可用于區(qū)分干細胞樣CD8+T細胞和耗竭CD8+T細胞的轉(zhuǎn)錄因子和表面標記物（TCF-1和SLAMF6）的表達。結(jié)果表明雌性小鼠腫瘤浸潤性PD-1+ CD44+ CD8+T細胞中干細胞樣細胞的比例高于雄性小鼠，而末端耗竭細胞在雄性小鼠中的比例高于雌性小鼠。Ki-67染色檢測到的雄性小鼠腫瘤浸潤性CD8+T細胞的增殖潛能低于雌性小鼠。綜上所述，這些發(fā)現(xiàn)表明，與女性腫瘤中的CD8+T細胞相比，男性CD8+T細胞的干細胞樣狀態(tài)的維持減少，而向最終耗竭狀態(tài)的過渡增加。
治療性CD8+T細胞表現(xiàn)出有性別差異的干細胞樣狀態(tài)的維持
為了進一步描述CD+8 T細胞維持干細胞樣狀態(tài)的性別相關差異，作者將從2C-TCR雄性或雌性中獲得的活化CD8+T細胞轉(zhuǎn)移到B16-SIY雌性腫瘤小鼠中。結(jié)果表明，與觀察到的雌性2C-TCR CD8+T細胞的治療效果相比，給予雄性2C-TCRCD8+T細胞的荷瘤小鼠的治療效果更差。這些結(jié)果表明，治療性CD8+T細胞的抗腫瘤作用存在性別差異，男性治療性CD8+T細胞的腫瘤抑制能力更低。同時作者進一步驗證了男性腫瘤中特異性CD8+T細胞的干細胞樣狀態(tài)的維持受損，而向終末耗竭狀態(tài)的分化增強。
性別偏倚的CD8+T細胞激活依賴于雄激素受體
作者在這步研究中首先驗證了CD8+T細胞在急性激活過程中表現(xiàn)出性別特異性，并猜想一種細胞內(nèi)在因素可能抑制了男性CD8+T細胞的活性。為了找出該因素，作者重分析了一個小鼠結(jié)腸腫瘤模型的單細胞數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)與其他免疫細胞亞群相比，CD8+T細胞中AR的表達高度富集，表明AR的表達與CD8+T細胞的激活有一定的關聯(lián)。相比之下，AR在男性和女性骨髓源性的樹突狀細胞和巨噬細胞中幾乎檢測不到表達。
作者進一步研究了AR在CD8+T細胞中的作用，發(fā)現(xiàn)AR的缺失可以促進雄性小鼠CD8+T細胞的激活和細胞因子的產(chǎn)生。同時作者比較了AR缺失小鼠和野生小鼠胸腺、血液、脾臟和腹股溝淋巴結(jié)中的CD8+T細胞比例，證明了AR缺失并不損害小鼠CD8+T細胞的發(fā)育。
為了進一步驗證AR在CD8+T細胞功能中的作用，作者使用shRNA沉默了從雄性小鼠中分離出來的CD8+T細胞中AR的表達。結(jié)果表明，AR表達的沉默明顯恢復了雄性小鼠CD8+T細胞中效應細胞因子和顆粒酶B的產(chǎn)生，但在雌性來源的CD8+T細胞中沒有恢復。AR信號降低了CD8+T細胞的活性。
AR調(diào)節(jié)CD8+T細胞干性程序中的性別差異
作者進一步分析了來自一個整合的單細胞轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)庫的腫瘤內(nèi)T細胞亞群中AR的表達，發(fā)現(xiàn)AR在干細胞樣CD8+T細胞中高度轉(zhuǎn)錄，其可能驅(qū)動了CD8+T細胞分化程序走向終端衰竭。
進一步地，作者驗證了在過繼轉(zhuǎn)移的男性CD8+T細胞中，AR的基因消融提高了其抗腫瘤活性。接下來，作者試圖分析AR是否在體內(nèi)調(diào)節(jié)腫瘤反應性CD8+T細胞的分化程序。結(jié)果顯示，在AR缺乏的條件下，過繼轉(zhuǎn)移的腫瘤內(nèi)CD8+T細胞的擴增和增殖潛能被加速。同樣，AR的抑制增強了過繼轉(zhuǎn)移的CD8+T細胞中IFN-g和TNF-a的產(chǎn)生。同時導致轉(zhuǎn)移的腫瘤內(nèi)CD8+T細胞中干細胞樣亞群的增加，減少了耗竭CD8+T細胞的增加。這些結(jié)果表明，AR信號抑制了治療性腫瘤反應性CD8+T細胞的持久性和功能，從而有助于性別偏倚的CD8+T細胞行為。
AR調(diào)控腫瘤浸潤性CD8+T細胞中性別差異的表觀遺傳景觀
為了更好地理解CD8+T細胞表觀遺傳程序中性別差異的潛在因素，作者在野生型雌性小鼠和野生型/AR缺失型雄性小鼠的腫瘤浸潤性CD8+T細胞進行了ATAC-seq分析。結(jié)果表明雌性和雄性小鼠的CD8+T細胞之間有超過3000個開放染色質(zhì)區(qū)域（OCRs）存在差異。ATAC-seq分析發(fā)現(xiàn)，雌性小鼠CD8+T細胞中2596個基因組區(qū)域染色質(zhì)可及性高于雄性，而雄性小鼠CD8+T細胞中716個基因組區(qū)域染色質(zhì)可及性高于雌性相同區(qū)域。值得注意的是，雌性和雄性小鼠的CD8+T細胞之間的大多數(shù)差異可及染色質(zhì)區(qū)域位于啟動子-轉(zhuǎn)錄起始位點(TSS)、基因間或內(nèi)含子區(qū)域。
進一步地，作者分析了轉(zhuǎn)錄因子序列富集基因組位點，發(fā)現(xiàn)Fra1，F(xiàn)os、NF-E2 RUNX、IRF3、IRF4，NRF2，和BATF在雌性CD8+T細胞富集低于雄性，而c-Jun和NRF1序列在女性雌性中富集大于雄性。此外，作者觀察到在AR缺失雄性小鼠的腫瘤浸潤性CD8+T細胞中，F(xiàn)ra1/2、Fos、NF-E1、RUNX、RUNX、bZIPIRF、IRF4、NRF2和IRF：BATF序列的富集較少。綜上所述，結(jié)果表明，AR與腫瘤反應性CD8+T細胞分化相關的表觀遺傳圖譜的性別差異有關。
雄性閹割減少了CD8+T細胞在抗腫瘤反應中的性別偏移
為了進一步確定AR信號對腫瘤進展的影響，作者對雄性小鼠進行了雄性閹割。在HCC模型和MC38腫瘤模型中，閹割后的雄性小鼠的腫瘤負荷和腫瘤生長均低于對照組。而閹割后的雄性小鼠CD8+T細胞和CD4+T細胞的百分比增加，并誘導了腫瘤浸潤性CD8+T細胞上PD-1的表達減少。此外，與對照組相比，閹割后的雄性小鼠的CD8+T細胞中干細胞樣狀態(tài)增加，終末耗竭態(tài)減少。
基于PD-L1的臨床轉(zhuǎn)化潛力，作者將雄性閹割與抗PD-L1聯(lián)合治療，觀察到明顯的協(xié)同治療效果，抑制腫瘤生長。
人體CD8+T細胞表現(xiàn)出性別差異的干細胞樣記憶分化和終末衰竭
最后，作者研究了人體CD8+T細胞中是否存在有性別差異的干細胞樣分化。為此，作者從健康志愿者個體的外周血中分離出了未分化的CD8+T細胞進行體外培養(yǎng)并檢測了干細胞樣以及耗竭樣的標記物。與女性志愿者相比，男性志愿者體內(nèi)檢測到更少的干細胞樣CD8+T細胞和更多的耗竭樣CD8+T細胞。表明健康人體CD8+T細胞表現(xiàn)出性別差異的干細胞樣記憶分化。
不僅僅是健康個體，作者同時探究疾病患者（CRC患者和SKCM患者）中CD8+T細胞分化的性別差異。為了支持CD8+T細胞亞群的注釋，作者關注了每個簇中簽名基因(SELL、TCF7、GZMA、GZMK、LAG3、PDCD1、HAVCR2、CTLA4)的表達。結(jié)果發(fā)現(xiàn)男性CRC和SKCM患者的CD8+T細胞的腫瘤浸潤程度大于女性患者。此外，與女性患者相比，男性患者的腫瘤內(nèi)CD8+T細胞表現(xiàn)出較低的干性特征，如SELL、IL7R、CCR7、CR7和TCF7，以及更高的末端衰竭特征，包括PDCD1、HAVCR2、TIGIT、LAG3、TOX和BATF。這些結(jié)果表明，CD8+T細胞衰竭與癌癥患者的性別有關。
在上述數(shù)據(jù)集中，作者單獨分析了男性癌癥患者整合的單細胞轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)雄激素反應的基因特征顯示在四個功能簇中，與其他三個亞群相比，CD8+T細胞耗竭亞群的雄激素反應基因簽名得分更高，并通過流式細胞技術(shù)驗證了該觀察。綜上所述，AR信號可能有助于癌癥患者終末耗竭CD8+T細胞的分化。
小編總結(jié)
CD8+T細胞介導了腫瘤生長的性別差異，而AR信號調(diào)節(jié)了男性從干細胞樣CD8+T細胞向最終耗竭的CD8+T細胞的轉(zhuǎn)變。該研究為AR作為癌癥免疫治療中潛力有效的治療靶點提供了相當大的支持。
相信不少男同學在讀這篇研究的時候襠下一涼哈哈，然而除了“男女有別”這個關注點，我們能學到更多亮點，有別于普通的“先干挖掘后濕驗證”的套路，作者從濕實驗出發(fā)，環(huán)環(huán)相扣，打?qū)嵒A，最后再通過挖掘數(shù)據(jù)驗證，承上啟下，最終從小鼠模型數(shù)據(jù)升華到腫瘤病人人體數(shù)據(jù)，這也是作者能夠發(fā)免疫頂刊的原因。學習更多干貨來生信人，發(fā)高分好文，相信你也可以！
Yang, C., Jin, J., Yang, Y., Sun, H., Wu, L., Shen, M., Hong, X., Li, W., Lu, L., Cao, D., et al. (2022). Androgen receptor-mediated CD8(+) T cell stemness programs drive sex differences in antitumor immunity. Immunity 55, 1268-1283 e1269.
