膠質(zhì)母細(xì)胞瘤（glioblastoma, GBM）是最致命和最常見的成人原發(fā)性腦惡性腫瘤，其中腫瘤壞死與腫瘤的侵襲性和不良預(yù)后呈正相關(guān)，但其發(fā)生的分子機制仍不清楚。目前已知受損組織釋放損傷相關(guān)分子模式（DAMPs）將中性粒細(xì)胞招募到壞死部位，但中性粒細(xì)胞在膠質(zhì)瘤中的作用機制仍不清楚。

鑒于此，美國賓州州立醫(yī)學(xué)院的Patricia P. Yee等科學(xué)家們探究中性粒細(xì)胞在膠質(zhì)母細(xì)胞瘤壞死中的作用。經(jīng)TCGA GBM數(shù)據(jù)集分析發(fā)現(xiàn)間質(zhì)型GBM腫瘤中TAZ（轉(zhuǎn)錄共激活因子，一種原癌基因）的表達(dá)高于其他亞型，故作者選擇LN229（人腦膠質(zhì)瘤細(xì)胞系）中穩(wěn)定表達(dá)TAZ的突變體（TAZ4SA），設(shè)計了一種TAZ驅(qū)動的原位異種移植GBM小鼠模型（以下簡稱LN229TAZ(4SA)）。

通過小鼠腫瘤切片的免疫組化結(jié)果，觀察到Ly6G+（粒細(xì)胞樣髓系細(xì)胞標(biāo)志物）細(xì)胞在腫瘤的壞死區(qū)域中廣泛分布。流式細(xì)胞術(shù)結(jié)果證明主要的髓系細(xì)胞亞群是中性粒細(xì)胞（CD11b+CD45+Ly6G+）。使用抗Ly6G抗體消耗中性粒細(xì)胞，結(jié)果顯示早期壞死明顯減少，這說明中性粒細(xì)胞參與了腫瘤壞死的進(jìn)展。作者分離出TANs（腫瘤相關(guān)中性粒細(xì)胞）與LN229TAZ(4SA)細(xì)胞共培養(yǎng)，腫瘤細(xì)胞成比例減少，說明中性粒細(xì)胞具有殺傷腫瘤細(xì)胞的毒性。小鼠髓系細(xì)胞32Dcl3和人髓系細(xì)胞HL-60經(jīng)粒細(xì)胞集落刺激因子G-CSF分化為中性粒細(xì)胞后也表現(xiàn)出了類似的細(xì)胞毒性。

圖1 |??GBM壞死區(qū)域TANs的浸潤情況

接著，作者用熒光探針監(jiān)測細(xì)胞內(nèi)活性氧信號，發(fā)現(xiàn)壞死周圍區(qū)腫瘤細(xì)胞的脂質(zhì)過氧化物含量高于其他腫瘤細(xì)胞或非腫瘤細(xì)胞。PKH26（活細(xì)胞紅色熒光探針）標(biāo)記的腫瘤相關(guān)中性粒細(xì)胞的熒光信號大部分與髓過氧化物酶MPO共定位，且這一現(xiàn)象也出現(xiàn)在與中性粒細(xì)胞共培養(yǎng)的腫瘤細(xì)胞中。其中MPO含量越多，中性粒細(xì)胞對腫瘤的殺傷力越強，且這一細(xì)胞死亡可被鐵死亡抑制劑挽救，說明中性粒細(xì)胞可能是通過鐵死亡殺傷腫瘤細(xì)胞。

圖2 | 中性粒細(xì)胞通過鐵死亡介導(dǎo)殺傷腫瘤細(xì)胞

然后，作者使用全腫瘤裂解物的人類細(xì)胞因子抗體陣列對這些因素進(jìn)行了無偏倚篩選，結(jié)果顯示在壞死區(qū)表達(dá)豐富的炎癥因子均與較差的生存率相關(guān)。GSEA分析TCGA GBM數(shù)據(jù)集和Ivy GBM數(shù)據(jù)集，發(fā)現(xiàn)其中多個鐵死亡相關(guān)基因與GBM的不良預(yù)后相關(guān)。免疫組化也證實，人GBM中的PNZ區(qū)域存在鐵死亡。GBM患者的頭顱MRI影像發(fā)現(xiàn)中性粒細(xì)胞在腫瘤壞死區(qū)域有明顯浸潤，并且高腫瘤壞死區(qū)域比例和高中性粒細(xì)胞浸潤程度與患者不良預(yù)后顯著相關(guān)。

圖3 | TANs與腫瘤壞死和GBM不良預(yù)后呈現(xiàn)正相關(guān)

總之，通過這項研究，作者發(fā)現(xiàn)了中性粒細(xì)胞參與腫瘤壞死，促進(jìn)惡性膠質(zhì)瘤進(jìn)展的機制。腫瘤組織中的早期壞死促進(jìn)中性粒細(xì)胞侵潤，中性粒細(xì)胞通過鐵死亡殺傷腫瘤細(xì)胞，造成更多壞死。壞死和中性粒細(xì)胞浸潤可形成一個正反饋環(huán)，以最大限度地擴大腫瘤內(nèi)壞死的形成，加速膠質(zhì)瘤的惡化。這項研究為抑制晚期膠質(zhì)瘤進(jìn)展提供了重要思路，提示我們靶向抑制鐵死亡可能通過減少腫瘤壞死遏制腫瘤進(jìn)展而使GBM患者受益，緩解患者的惡病質(zhì)癥狀，提高患者的生存質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：Yee, P.P., Wei, Y., Kim, SY. et al. Neutrophil-induced ferroptosis promotes tumor necrosis in glioblastoma progression. Nat Commun 11, 5424 (2020).

DOI:10.1038/s41467-020-19193-y

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