Sci Immunol丨先天性 IL-25-ILC2-MDSC 轴

今天和大家分享一篇发表于2022年6月的文章，题目为“An innate IL-25-ILC2-MDSC axis creates a cancer-permissive microenvironment for Apc mutation-driven intestinal tumorigenesis”，发表在《Sci Immunol》杂志上。文章主要研究了Interleukin-25 (IL-25) 和第二类固有淋巴细胞 (ILC2s) 在肠道肿瘤发生中的作用。研究发现，肠道IL-25激活的ILC2s创造了一个固有的癌症允许微环境。结肠癌患者具有更高的肿瘤IL25表达，与减少的生存率和增加的IL-25R表达的肿瘤驻留ILC2s以及与受损的抗肿瘤反应相关的髓源性抑制细胞 (MDSCs) 相关。在Apc突变驱动的自发性肠道肿瘤模型中，消除IL-25信号减少了肿瘤，几乎使预期寿命加倍。从机制上讲，IL-25促进了肿瘤内ILC2s，这些ILC2s维持了肿瘤浸润的MDSCs以抑制抗肿瘤免疫。因此，IL-25和IL-33以及ILC2s在癌症中的作用不能被概括。IL-25-ILC2轴在CRC中的原癌性突出了这条途径作为针对CRC的潜在治疗靶点。

1.IL-25 和 ILC2 与人类和小鼠肠道肿瘤发生有关

为了研究 ILC2 激活细胞因子和 ILC2 在肠癌中的潜在作用，作者研究了大型公开数据库（16-18）中的人类 CRC 肿瘤基因表达。根据原发性 CRC 肿瘤 IL25 基因表达将 CRC 患者分为 IL25 高组和 IL25 低组，并比较了他们的预后。肿瘤 IL25 表达高于队列平均值的 IL25 高组患者的 CRC 无病生存率降低（P = 0.0277），而两组患者的肿瘤大小没有差异。

2.IL-25 促进肿瘤 ILC2 浸润和肠道肿瘤发生

为了研究IL-25在肠道肿瘤发生中的作用，用重组IL-25（rIL-25）治疗Apc 1322T/+ 小鼠，每周三次，共8周，结果发现肿瘤负荷大幅增加。这并不是因为肿瘤上皮细胞增殖，因为这些细胞的 Ki67 表达没有差异。相反，rIL-25 治疗显著增加了肿瘤浸润的 ILC2。T H 1和CD8 + T细胞减少了，这两种细胞都是已知的IFN-γ产生者，可以抑制肠道肿瘤（27）。作者发现分析的所有其他免疫细胞类型的频率没有变化，包括 MDSCs、巨噬细胞、传统树突状细胞（cDCs）、浆细胞树突状细胞（pDCs）、肥大细胞、γδ T 细胞、调节性 T 细胞（T regs ）和 T H 2 细胞（Gata3 + CD4 + T 细胞）。这些发现表明，在肠道肿瘤中，IL-25优先影响先天性ILC2，而不是适应性T H 2细胞的频率。

3.基因消融 IL-25 可减少小鼠肠道肿瘤并延长寿命

接下来，作者生成了 Il25-番茄报告株（Il25 tom/+ ），并将其与 Apc 1322T/+ 小鼠杂交，以检测番茄荧光蛋白作为肠道肿瘤 Il25 表达的替代物。Il25-番茄表达主要在共表达簇细胞标记物双皮质素样激酶 1（DCLK1）的肿瘤上皮细胞中检测到。这与之前的研究一致，这些研究发现簇细胞是肠道IL-25的主要来源（3），而且在小鼠和人类CRC的Apc突变介导的肠道肿瘤发生过程中，DCLK1 + 簇细胞会增加（28，29）。

4.ILC2s 促进有利于肿瘤生长的微环境

为了确定ILC2频率的增加是否是IL-25依赖性肠道肿瘤发生的原因，作者产生了ILC2缺陷（Rora f/f Il7r Cre/+ ）Apc 1322T/+ 小鼠（4）。与 Cre 对照（Rora +/+ Il7r Cre/+ Apc 1322T/+ 或 Rora +/f Il7r Cre/+ Apc 1322T/+ ）小鼠相比，ILC2 缺陷小鼠的肿瘤数量和大小大幅减少，预期寿命显著增加（P < 0.0001）。RORα 可能由 CD4 + T 细胞亚群表达，在过敏性炎症过程中有助于皮肤驻留 T regs 的抑制功能（33）。为了解决这个问题，作者培育了 Rora f/f Cd4 Cre/+ Apc 1322T/+ 小鼠。与对照组相比，瘤内 CD4 + T 细胞和 T regs 的频率未受影响，肿瘤数量和平均肿瘤大小也无差异。这些数据共同表明，与IL-25类似，ILC2s也能促进Apc突变介导的肠道肿瘤发生。

5.ILC2 通过 IL-4 和 IL-13 促进 M-MDSCs 抑制抗肿瘤免疫力

对体内外肠源性肿瘤免疫细胞产生的细胞因子进行分析后发现，肿瘤ILC2表达IL-4，而肿瘤CD4 + T细胞是肿瘤微环境中IL-13的主要来源。这表明了这些细胞因子的先天来源，以及ILC2介导的先天信号在慢性肿瘤环境中的持续作用。接下来，作者测试了 IL-13 消减对体内肠道肿瘤发生的影响。IL-13 缺乏（Il13 tom/tom Apc 1322T/+ ）(38) 会减少肿瘤负荷并减少肿瘤 Arg1 + M-MDSCs，同时增加肿瘤浸润 CD4 + 和 CD8 + T 细胞中 IFN-γ 的表达。

6.人类 CRC 的机制途径保护

作者的研究结果表明，先天性 IL-25-ILC2 轴通过促进 MDSCs 和抑制抗肿瘤 T 细胞及 IFN-γ 支持肠道肿瘤的进展。为了在人体中研究这个问题，作者分析了来自新鲜人类 CRC 样本的免疫细胞。T H 1 和 CD8 + T 细胞浸润是人类 CRC 患者在疾病各期生存率的最有力的阳性预后因素之一（39, 40）。相关性分析表明，人类 CRC 中肿瘤 CD8 + T 细胞与 ILC2s 之间以及 T H 1 细胞与 ILC2s 之间存在明显的负相关，这表明 ILC2 频率较高的 CRC 可能会损害抗肿瘤 T 细胞反应并导致预后恶化。

7.治疗性阻断 IL-25-ILC2 轴可促进抗肿瘤免疫并减轻肿瘤负担

在确定了IL-25-ILC2-M-MDSC轴在小肠腺瘤发展过程中的作用后，作者利用一个更接近人类CRC的模型研究了它在结肠浸润性腺癌发展过程中的作用。作者用右旋糖酐硫酸钠（DSS）处理 Apc 突变小鼠，DSS 可诱导出强大的 Apc 突变依赖性浸润性结肠腺癌（41）。Apc 1322T/+ 小鼠在抗IL-25R治疗前喂食DSS诱导结肠腺癌。抗IL-25R治疗有力地减少了结肠肿瘤负荷，并导致肿瘤ILC2、Arg1 + M-MDSCs和G-MDSCs的减少。T H 1细胞和产生IFN-γ的CD4 + 和CD8 + T细胞也增加了，这与抗IL-25R治疗后抗肿瘤免疫力的提高是一致的。

首先，作者深入地探讨了固有免疫和适应性免疫中的ILCs与ILTCs的特性；接着，第二部分详述了它们在癌症免疫监控中的核心角色；在第三部分，作者描述了作为连接适应性免疫和固有免疫之间桥梁的机制；最后，第四部分讨论了基于ILC和ILTC的免疫疗法及其未来的治疗潜力。这篇文章内容丰富，为作者提供了许多生信分析的新视角，对于从事免疫研究的朋友们来说，这是一篇不容错过的好文章！