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研究目的:IL-6是早期阶段骨髓来源抑制细胞(e MDSCs)扩增和募集的重要调控因子,是免疫抑制肿瘤微环境的主要促进因子。本研究的目的是探讨肿瘤源性IL-6介导小鼠e MDSCs生成和免疫抑制活性的具体分子机制。研究方法:(1)构建低表达IL-6的4T1乳腺癌小鼠(4T1L-low)模型,探讨IL-6对e MDSCs生成及免疫抑制活性的作用。使用流式细胞术及免疫组化检测肿瘤组织原位e MDSCs的比例。使用q RT-PCR和Western Blot检测e MDSCs中SOCS1-3和JAK/STAT通路的表达。采用Brdu法检测T细胞增殖,Annexin V法检测T细胞凋亡。(2)体外验证IL-6对e MDSCs生成的影响,将从BALB/c小鼠分离的BM细胞与4T1乳腺癌细胞共培养,在体外诱导e MDSCs的产生。利用IL-6R阻断抗体消除IL-6的作用。流式细胞术检测e MDSCs比例。(3)腹腔给予IL-6R抗体及JSI-124来观察体内阻断IL-6/STAT3通路对肿瘤生长转移的影响。绘制肿瘤生长曲线,HE染色计数肺转移结节,流式细胞术检测肿瘤组织中e MDSCs的比例。(4)为了探讨SOCS3在e MDSCs发展中的作用,我们构建了条件性敲除髓系SOCS3的转基因小鼠模型(SOCS3Myeko)。流式细胞术检测小鼠脾脏和骨髓中e MDSCs的比例。(5)体外探讨SOCS3对e MDSCs分化的影响,利用流式分选术分别从SOCS3fl/fl和SOCS3Mye KO小鼠骨髓中分选e MDSCsfl/fl和e MDSCsSOCS3KO,用GM-CSF进行诱导。流式细胞术检测Gr-1+细胞百分率。用q RT-PCR检测IL-1β、TNF-α和MPO的表达。(6)对e MDSCsfl/fl,e MDSCsSOCS3KO和CD11b+Gr-1+细胞进行全转录组RNA-Seq来筛选参与SOCS3缺失介导的分化障碍的信号通路。利用q RT-PCR和Western Blot检测AMPK、AKT/m TOR和Wnt通路。在GM-CSF诱导前,用3-MA处理e MDSCsfl/fl来阻断自噬,Rapamycin和AZD5363处理e MDSCsSOCS3KO来分别阻断m TOR和AKT来激活自噬,观察不同自噬状态对e MDSCs分化的影响。在GM-CSF诱导前,使用Wnt拮抗剂处理e MDSCsSOCS3KO,流式细胞术检测e MDSCs的比例。Western Blot和q RT-PCR检测LC3BII、AMPK、AKT/m TOR、Wnt3a、Wnt5a、Wnt10a、β-catenin,GSK-3β,p-GSK-3β在e MDSC中的表达,探讨Wnt对e MDSCs的作用。(7)利用mi RNA microarray来检测e MDSCsfl/fl,e MDSCsSOCS3KO和CD11b+Gr-1+cells的mi RNA表达来筛选调控e MDSCs生成的mi RNA。为了探讨mi R-155对e MDSCs生成的影响,e MDSCsfl/fl转染mi R-155mimics,e MDSCsSOCS3KO转染mi R-155inhibitor,流式细胞术检测?MDSCs的比例。Western Blot和细胞免疫荧光法检测e MDSCs的自噬活性。Western Blot检测AMPK和AKT/m TOR通路的活化情况(8)利用Targetscan预测mi R-155调控的与Wnt通路相关的转录因子,荧光素酶报告基因验证mi R-155与C/EBPβ之间的靶向关系。为了证实C/EBPβ在e MDSCs分化中的作用,在GM-CSF诱导前,将过表达C/EBPβ的慢病毒载体转染到e MDSCsSOCS3KO中,流式细胞术检测e MDSCs的比例。用q RT-PCR和Western Blot检测C/EBPβ的表达。(9)将E0771接种到SOCS3Mye KO小鼠的乳腺脂肪垫上,瘤内注射mi R-155拮抗剂或腹腔内给予Rapamycin治疗,绘制肿瘤生长曲线,流式细胞术检测肿瘤内e MDSCs和T细胞分布,评价自噬激活剂对乳腺癌的治疗作用。研究结果:(1)在体外,降低IL-6对细胞增殖凋亡和侵袭迁移无明显影响。但在体内,降低4T1细胞IL-6可以显著抑制肿瘤生长,减少肺转移性结节。(2)我们在4T1乳腺癌组织中发现一群CD11b+Gr-1-F4/80-MHCII-e MDSCs,这群e MDSCs可以分化成MDSCs,并且具有比MDSC更强的免疫抑制活性。降低肿瘤源性的IL-6后,e MDSCs生成及免疫抑制活性降低。(3)给予4T1荷瘤小鼠IL-6R Ab和JSI-124的治疗后,肿瘤生长速度减慢,转移性肺结节数量减少,e MDSCs比例和免疫抑制活性显著下降。(4)在原位e MDSCs中,p-JAK1、p-JAK2、p-TYK2、p-STAT1和p-STAT3水平升高,降低肿瘤来源的IL-6后,其活化水平降低。此外,e MDSCs中SOCS1和SOCS2表达增加,SOCS3表达降低。降低肿瘤来源的IL-6,SOCS1表达降低,SOCS3表达升高,但SOCS2表达无变化。(5)与SOCS3fl/fl小鼠相比,SOCS3Mye KO小鼠的BM和脾脏的e MDSCs比例显著增加。e MDSCSOCS3KO具有与肿瘤原位e MDSCs相似的免疫抑制活性,并且在体外经GM-CSF诱导后无法分化为成熟的髓末细胞。(6)在诱导过程中,e MDSCsfl/fl的LC3BII/I逐渐比例增加,然而在e MDSCsSOCS3KO中无明显变化。3-MA处理可阻断e MDSCsfl/fl的分化,Rapamycin可促进e MDSCsSOCS3KO分化,而AZD5363对e MDSCsSOCS3KO分化没有影响。与e MDSCsfl/fl相比,e MDSCsSOCS3KO中p-m TOR增加,而p-AKT和p-AMPK水平未见明显变化。(7)e MDSCsSOCS3KO中mi R-155表达增加。转染mi R-155 inhibitor可以抑制e MDSCs生成。e MDSCsSOCS3KO转染mi R-155 inhibitor后其自噬活性增加。不管是在转染mi R-155 mimics的e MDSCsfl/fl还是转染mi R-155 inhibitor的e MDSCsSOCS3KO中,p-AMPK和p-AKT均未见显著变化,但是mi R-155 mimics可以激活e MDSCsfl/fl中m TOR,mi R-155 inhibitor则可以抑制e MDSCsSOCS3KO中m TOR活化。(8)与e MDSCsfl/fl相比,e MDSCsSOCS3KO中Wnt3a的表达明显增加,而Wnt5a和Wnt10a无明显变化,β-catenin和p-GSK-3β的表达显著升高,而p-PKC和p-JNK无显著变化。与未处理组相比,从SOCS3Mye KO小鼠分选的骨髓细胞经Wnt拮抗剂处理后,e MDSCs生成显著下降,并且Wnt激动剂可以逆转mi R-155inhibitor对e MDSCs生成的抑制作用。在应用Wnt拮抗剂后,e MDSCs中的自噬水平升高。(9)e MDSCsSOCS3KO中C/EBPβ表达下降,荧光素酶报告基因检测证实mi R-155可以直接结合于C/EBPβ的3’UTR区域。SOCS3Mye KO小鼠分选的骨髓细胞过表达C/EBPβ后,e MDSCs生成显著减少。过表达C/EBPβ的e MDSCsSOCS3KO中,Wnt3a、β-catenin和p-GSK-3β的表达降低,LC3BII/I比值升高。(10)mi R-155拮抗剂或Rapamycin的治疗组,肿瘤的生长速度显著减慢,肿瘤组织原位的e MDSCs显著降低,同时,总CD3+T细胞和增殖的CD3+T细胞的比例显著升高。结论:(1)肿瘤源性IL-6可以显著促进CD11b+Gr-1-F4/80-MHCII-e MDSCs生成及免疫抑制活性。SOCS3表达缺失导致的JAK/STAT3通路的持续活化是IL-6介导e MDSCs生成的主要分子机制。(2)条件性敲除髓系SOCS3可以促进e MDSCs生成,而SOCS3缺失介导的自噬受阻是e MDSCs分化障碍和生成增多的主要原因。(3)e MDSCs中SOCS3的表达缺失可以上调mi R-155表达,后者通过靶向C/EBPβ激活Wnt/β-catenin通路,进而抑制自噬。(4)当SOCS3缺失时,STAT3/NF-κB通路活化是上调mi R-155表达的主要分子机制。(5)通过靶向IL-6/STAT3通路来减少e MDSCs生成,或者通过给予mi R-155拮抗剂和Rapamycin激活自噬以加速e MDSCs分化,均可以显著抑制乳腺癌移植瘤的生长,减少e MDSCs生成,改善肿瘤微环境,有望成为乳腺癌的潜在治疗策略。