引言
巨噬細胞(macrohages)是免疫系統中的重要細胞，能夠吞噬和消滅病原體，同時在抗反應中也發揮著關鍵作用。然而，巨噬細胞的活化受到啟用型和抑制型受體的平衡調控，這一平衡在正常組織保護和腫瘤生長促進中起到雙重作用。
2月6日發表於Nature雜誌上的研究“The nuclear factor ID3 endows macrophages with a potent anti-tumour activity”發現核因子ID3(nuclear factor ID3)是肝臟特有的巨噬細胞(Kupffer cells, KCs)的一個關鍵調節因子，它透過調整巨噬細胞表面的啟用/抑制受體平衡，增強了巨噬細胞對活體腫瘤細胞的吞噬能力，並促進了自然殺傷細胞(Natural Killer, NK)和CD8陽性T細胞(CD8+ T lymphoid effector cells)的招募、增殖和活化，從而在肝臟中形成一個有效的抗腫瘤微環境。此外，ID3透過調節轉錄因子ELK1和E2A在SIRPA基因位點的結合，進一步調控巨噬細胞的活性。
該研究揭示了ID3在調控肝臟特有巨噬細胞中的新機制，為肝臟及其他腫瘤的免疫治療提供了新的潛在靶點。
Highlights
巨噬細胞抗腫瘤活性的新機制：研究揭示了核因子ID3在調控肝臟特有的巨噬細胞(Kupffer cells, KCs)中的關鍵作用，特別是其在巨噬細胞吞噬活體腫瘤細胞、招募自然殺傷細胞(Natural Killer, NK)和CD8陽性T細胞(CD8+ T lymphoid effector cells)方面的功能，為理解巨噬細胞在腫瘤免疫中的作用提供了新的視角。
ID3對啟用/抑制受體平衡的調控：研究發現ID3能夠透過調節巨噬細胞表面啟用型和抑制型受體的平衡，增強巨噬細胞對腫瘤細胞的吞噬能力，揭示了一個關鍵的調控機制，這對於理解巨噬細胞如何在腫瘤微環境中發揮作用具有重要意義。
轉錄因子ELK1和E2A在SIRPA基因表達調控中的作用：該研究進一步探討了ID3如何透過影響轉錄因子ELK1和E2A在SIRPA基因位點的結合來調控巨噬細胞的活性，提供了關於巨噬細胞如何響應環境訊號並在抗腫瘤反應中發揮作用的深入理解。
潛在的免疫治療靶點：透過揭示ID3在肝臟特有巨噬細胞中的作用，這項研究為肝臟及其他腫瘤的免疫治療提供了新的潛在靶點。特別是，ID3的調控作用可能為開發新的治療策略，透過調節巨噬細胞的抗腫瘤活性來增強腫瘤免疫反應提供了基礎。
Strategies
基因敲除(Gene Knockout)和基因過表達(Gene Overexpression)技術：透過基因敲除技術，研究團隊構建了ID3基因敲除的小鼠模型，以及透過基因過表達技術，在骨髓來源的巨噬細胞(bone marrow-derived macrophages, BMDMs)和人誘導多能幹細胞(induced pluripotent stem cells, iPSCs)來源的巨噬細胞中過表達ID3，用以研究ID3對巨噬細胞功能的影響。
流式細胞術(Flow Cytometry)和細胞分選(Cell Sorting)：利用流式細胞術分析和細胞排序技術來鑑定和分離特定的細胞群體，如KCs、BMDMs以及特定的免疫細胞，如自然殺傷細胞(Natural Killer, NK)和CD8陽性T細胞(CD8+ T lymphoid effector cells)，以研究這些細胞在基因敲除或過表達ID3後的表型和功能變化。
體外細胞功能實驗(In vitro Cellular Function Assays)：透過體外細胞培養和功能實驗，如吞噬實驗(phagocytosis assays)、細胞因子分泌測定(cytokine production assays)等，來評估ID3對巨噬細胞吞噬能力和炎症因子分泌能力的影響。
體內動物模型(In vivo Animal Models)：使用小鼠腫瘤模型來研究ID3對肝臟特有巨噬細胞在體內的抗腫瘤活性的影響。透過腫瘤細胞注射、基因敲除或過表達小鼠的構建，來觀察ID3對腫瘤生長、轉移以及免疫細胞浸潤的影響。
分子生物學技術(Molecular Biology Techniques)：利用實時定量PCR(Quantitative Real-time PCR, qPCR)、Western Blot等分子生物學技術，來研究ID3對巨噬細胞中相關基因表達的調控作用，特別是與啟用/抑制受體平衡、細胞因子和化學因子表達相關的基因。
轉錄因子結合分析(Transcription Factor Binding Analysis)：透過CUT&RUN技術等分子技術探索ID3如何透過影響轉錄因子如ELK1和E2A在SIRPA基因位點的結合來調控巨噬細胞的活性。
Advancements
ID3的表達對巨噬細胞抗腫瘤活性的必要性：該研究顯示，ID3在肝臟特有的巨噬細胞(Kupffer cells, KCs)中的表達是必要的，以賦予它們強大的抗腫瘤活性。在ID3基因敲除的小鼠模型中，KCs失去了對腫瘤細胞的吞噬能力，同時，自然殺傷細胞(Natural Killer, NK)和CD8陽性T細胞(CD8+ T lymphoid effector cells)的招募、增殖和活化也受到影響，導致腫瘤生長和轉移的增加。
ID3透過調節啟用/抑制受體平衡來增強巨噬細胞的吞噬能力：ID3能夠調節巨噬細胞表面啟用型和抑制型受體的平衡，特別是透過降低訊號調節蛋白α(Signal Regulatory Protein α, SIRPA)的表達，從而增強巨噬細胞對腫瘤細胞的吞噬能力。
ID3影響巨噬細胞中相關基因的表達：ID3的表達影響了一系列與巨噬細胞啟用和抗腫瘤功能相關的基因的表達，包括促進炎症因子和化學因子的產生，如CCL3、CCL4、CCL5、IL-12、IL-15和IL-18，這些因子對於NK和CD8+ T細胞的招募和活化至關重要。
轉錄因子ELK1和E2A在SIRPA基因表達調控中的作用：研究發現，ID3透過阻止轉錄因子ELK1和E2A在SIRPA基因的啟動子/增強子區域的結合，從而抑制了SIRPA的表達。這一發現揭示了ID3如何精細調控巨噬細胞活性的分子機制。
ID3表達的巨噬細胞在體內外具有強大的抗腫瘤活性：在體外實驗中，過表達ID3的骨髓來源巨噬細胞(bone marrow-derived macrophages, BMDMs)和人誘導多能幹細胞(induced pluripotent stem cells, iPSCs)來源的巨噬細胞展現出了增強的吞噬活性和炎症因子產生能力。在體內實驗中，過表達ID3的BMDMs在注入小鼠腫瘤模型後能夠顯著抑制腫瘤生長和轉移，同時促進NK和CD8+ T細胞的招募和活化。
KCs限制腫瘤細胞的植入和轉移（Credit: Nature）
Prospects
ID3在其他型別巨噬細胞中的作用：該 研究主要集中在肝臟特有巨噬細胞上，ID3在其他組織特定巨噬細胞或疾病環境中的巨噬細胞，如腫瘤相關巨噬細胞(Tumor-associated macrophages, TAMs)中的作用和機制仍然不清楚。
ID3表達與腫瘤微環境的相互作用：腫瘤微環境是一個複雜的網路，包括多種細胞型別和訊號分子。ID3在巨噬細胞中的表達如何受到腫瘤微環境中其他因素的影響，以及它如何影響巨噬細胞與其他免疫細胞的相互作用，還需要進一步研究。
ID3調控網路的全貌：雖然研究揭示了ID3透過影響轉錄因子ELK1和E2A來調控SIRPA表達的機制，但ID3可能還影響其他訊號通路和基因的表達。因此，揭示ID3調控網路的全貌對於全面理解其在免疫調控中的作用至關重要。
ID3作為治療靶點的潛力和限制：該研究為利用ID3表達的巨噬細胞開發新的腫瘤治療策略提供了基礎，但如何有效、安全地在臨床上調節ID3表達，以及可能的副作用和耐藥性問題，還需要進一步的研究和驗證。
ID3與腫瘤異質性的關係：腫瘤具有高度的異質性，不同型別或不同個體的腫瘤對免疫治療的反應可能不同。因此，探索ID3在不同腫瘤型別和不同腫瘤微環境中的作用，對於理解其在腫瘤免疫治療中的潛力至關重要。
https://www.nature.com/articles/s41586-023-06950-4
Deng Z, Loyher PL, Lazarov T, Li L, Shen Z, Bhinder B, Yang H, Zhong Y, Alberdi A, Massague J, Sun JC, Benezra R, Glass CK, Elemento O, Iacobuzio-Donahue CA, Geissmann F. The nuclear factor ID3 endows macrophages with a potent anti-tumour activity. Nature. 2024 Feb 7. doi: 10.1038/s41586-023-06950-4. Epub ahead of print. PMID: 38326607.
責編|探索君
排版|探索君
End
