睪丸生殖細胞癌（TGCC）年輕男性中最常見的惡性腫瘤，病理學上主要分為精原細胞瘤（SGCT）與非精原細胞瘤（NSGCT）兩大類。SGCT 的特征尤其表現為由淋巴細胞和單核/巨噬細胞組成的炎癥浸潤。單核/巨噬細胞和T細胞是TGCC浸潤免疫細胞的大多數。這些腫瘤浸潤免疫細胞（TIICs）的作用以及它們是否有助于患者良好的總生存期（OS）的問題被廣泛未知。據研究，由各種免疫細胞類型、成纖維細胞和內皮細胞組成的腫瘤微環境（TME）是精原細胞瘤“余燼性”表型的原因，或至少影響臨床結局。

由于沒有TGCC動物模型可用于研究免疫系統與腫瘤之間的相互作用，因此基于TGCC細胞系的體外系統是目前解決此問題的zui jia選擇。Tcam-2細胞系與人精原細胞瘤細胞有許多共同特征，但根據微環境的不同，它們會轉化為類似于胚胎癌（EC）的表型。另據報道，TGCC中的TME本質上是促炎的，在基于全外周血單核細胞（PBMC）與Tcam-2細胞共培養的體外模型中顯示，TME的細胞因子環境立即發生了變化。這些實驗證實促炎細胞因子IL-6在睪丸癌中起重要作用，但PBMC中所含單個白細胞亞群的貢獻尚不清楚。

雖然免疫細胞對TGCC的影響是毋庸置疑的，但免疫細胞亞群與生殖細胞癌細胞之間的相互作用尚未詳細描述。目前尚不清楚TGCC中的腫瘤細胞是否對T細胞和單核/巨噬細胞產生相似或相反的作用，也不知道免疫細胞是否也會相互改變腫瘤細胞的特征。為了解決這些問題，德國哥廷根大學醫學中心的研究團隊曾利用從不同健康供體的外周血中分離的T細胞和單核細胞進行了共培養實驗，通過這種方法，可以獲得關于免疫相關機制的新見解，可能有助于TGCC患者精原細胞瘤的進展。相關內容發表在 Cells 題為“A Coculture Model Mimicking the Tumor Microenvironment Unveils Mutual Interactions between Immune Cell Subtypes and the Human Seminoma Cell Line TCam-2”。

眾suo周知，腫瘤細胞能夠誘導免疫抑制性TME，從而促進腫瘤細胞的增殖。然而，發現與腫瘤細胞接觸的免疫細胞被激活并引發炎癥反應。為了在體外模型中解決這個問題，實驗首先表征了與精原細胞瘤樣Tcam-2細胞系共培養后T細胞活性的變化，觀察到共培養中具有活化表型的高表達CD25的CD3+CD4+ T細胞亞群百分比增加。為了證實觀察結果，進行了基因表達分析。總的數據顯示，Tcam-2細胞誘導T細胞活化，從而促進促炎TME。

一般而言，TME中的單核細胞傾向于采用抗炎M2表型并分化為所謂的腫瘤相關巨噬細胞（TAMs）。為了表征TGCC細胞在TME中重編程單核細胞的能力，進行了共培養實驗。流式細胞術分析顯示，與Tcam-2細胞共培養24小時的單核細胞表面CD25和CD163水平顯著升高，表明表型活化（圖1）。進一步的分析表明，促炎M1標志物IL1B和NOS2在共培養的單核細胞中強烈上調，而兩種抗炎M2標志物ARG1和CD206則未改變甚至下調。趨化因子CCL2的基因表達也未見變化。這些結果表明，Tcam-2細胞有效地誘導單核細胞活化并極化為促炎M1表型。

圖1    與TCam-2細胞共培養的外周血單核細胞的流式細胞術分析。（A）單核細胞分析的示例性門控策略。（B）CD25（上）和CD163（下）在單獨培養（紅線）和與TCam-2細胞共培養（藍線）的單核細胞表面表達直方圖。（C）量化每種條件下CD25+ 單核細胞（上）或CD163（下）的平均熒光強度。

細胞因子在腫瘤進展和轉移中起核心作用。先前的研究揭示了IL-6在睪丸癌中的關鍵參與以及TNFα在細胞凋亡、存活和炎癥方面的多功能性。接下來深入了解了這兩種細胞因子在Tcam-2細胞與單個免疫細胞亞型之間相互作用中的功能。在T細胞與Tcam-2細胞共培養中檢測到IL-6分泌，基因表達分析證實，T細胞而不是Tcam-2細胞是IL-6的主要來源，T細胞共培養的上清液中檢測不到TNFα。重要的是，在單核細胞與Tcam-2細胞共培養中觀察到大量IL-6 和TNFα分泌。這表明精原細胞瘤細胞對免疫細胞激活的反應所建立的促炎環境由單核細胞衍生的介質主導的。基因表達分析證實，共培養中產生的兩種細胞因子主要來自活化的單核細胞，而不是Tcam-2細胞。這些數據表明，免疫細胞受到精原細胞瘤細胞的刺激，從而可能促進TME中的促炎狀況。

然后，為了研究免疫細胞是否對腫瘤細胞的表型可塑性有影響，分析了共培養的Tcam-2細胞中基因表達的變化。與T細胞共培養的Tcam-2細胞中觀察到EC標記物SOX2和多能性標記物NANOG和OCT2的mRNA水平顯著增加（圖2 A）。相反，無論是否存在T細胞，SOX17（精原細胞瘤細胞的標志物）的mRNA水平在Tcam-2細胞中相似。有趣的是，單核細胞誘導的變化不那么明顯（圖2 B）。這一發現表明，單個免疫細胞亞群對TGCC細胞的干性有不同的影響，并且T細胞似乎特別介導從精原細胞瘤到胚胎癌表型的轉變。

圖2    TCam-2細胞與免疫細胞共培養中多能性標志物的基因表達分析。從與 T 細胞共培養（A）、與MC 共培養物（B）或單獨培養的TCam-2 細胞中收集的 TCam-2細胞中 SOX2、SOX17、OKT4和 NANOG 的相對 mRNA 水平表示為點圖。

考慮到已知TME會影響腫瘤行為，因此研究了參與增殖和細胞周期活性的關鍵基因。與T細胞共培養的Tcam-2細胞中的KI67和MCM3 mRNA水平顯著上調，這表明T細胞可能能夠刺激腫瘤生長（圖3）。此外，在成人TGCC中高表達的細胞周期調節因子CDK4、與轉移相關的基因VEGFA的mRNA水平在與T細胞共培養的Tcam-2細胞中均上調（圖3 A），這表明T細胞可能增加精原細胞瘤細胞的侵襲性（圖3 A）。同樣，單核細胞對Tcam-2細胞的影響要小得多，甚至似乎減少了增殖（圖3 B）。這些數據表明，精原細胞瘤中的T細胞浸潤可能促進其增殖，因此TME中免疫細胞的組成可能會影響腫瘤的預后。

最后，實驗開始測試觀察到的KI67，MCM3和CDK4表達的差異是否導致細胞生長的可測量變化。與增殖活性標記基因的mRNA水平增加一致，與單獨培養的TCam-2細胞相比，與T細胞共培養的TCam-2細胞數量增加15%。實驗觀察到的細胞數量增加支持以上結論，即TIIC影響腫瘤生長。

圖3    分析TCam-2細胞與免疫細胞共培養中增殖和轉移潛能標志物的基因表達。從 與T 細胞共培養（A）、與MC 共培養（B）或單獨培養的TCam-2細胞中收集的 TCam-2 細胞中 KI67、MCM3、CDK4和 VEGFA 的相對 mRNA 水平表示為點圖。

在這項研究中，該團隊在體外共培養模型中表征了純化的免疫細胞亞型與精原細胞瘤細胞的相互作用。shou次能夠證明精原細胞瘤細胞能夠通過激活T細胞和單核細胞來誘導強烈的促炎性TME。相反，精原細胞瘤的增殖和可能的轉移潛力受到T細胞的影響，這也引發了表型轉變為去分化EC樣命運。這些結果清楚地表明，單個免疫細胞亞型在精原細胞瘤TME的體外模型中發揮選擇性作用，并在決定這種腫瘤實體的行為和命運中揭示了它們的特定作用。

參考文獻：Gayer FA, Fichtner A, Legler TJ, Reichardt HM. A Coculture Model Mimicking the Tumor Microenvironment Unveils Mutual Interactions between Immune Cell Subtypes and the Human Seminoma Cell Line TCam-2. Cells. 2022 Mar 4;11(5):885. doi: 10.3390/cells11050885. PMID: 35269507; PMCID: PMC8909655.

原文鏈接：pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/35269507/

Impact Factor: 6.0 (2022); 5-Year Impact Factor: 6.7 (2022)

ISSN: 2073-4409

微信搜索公眾號“Naturethink”，了解更多細胞體外仿生培養技術及應用。