2022年9月，來自美國辛辛那提大學的Trisha M Wise-Draper教授團隊在《Journal for ImmunoTherapy of Cancer》雜志（2022影響因子12.467）上發表題為“Metformin increases natural killer cell functions in head and neck squamous cell carcinoma through CXCL1 inhibition”的文章，揭示二甲雙胍作為一種常用的抗糖尿病藥物，在頭頸部鱗癌治療中通過增強NK細胞的功能發揮抗腫瘤作用機制。

研究背景介紹

頭頸部鱗狀細胞癌（HNSCC）是一種常見的惡性腫瘤，復發率高，迫切需要更有效的治療方法來改善臨床療效。二甲雙胍作為一種FDA批準藥物，目前多用于治療II型糖尿病和多囊卵巢綜合征，但最近的研究表明二甲雙胍有作為抗癌治療藥物的潛力。

二甲雙胍靶向mTOR通路，該通路在癌細胞中顯著上調，還可以直接影響免疫細胞的功能和成熟。近年來研究表明，二甲雙胍在維持腫瘤浸潤淋巴細胞（TILs）活性方面發揮作用，但二甲雙胍如何影響循環外周血單個核細胞（PBMCs）在抗原刺激下遷移到腫瘤部位的的資料很少。了解藥物和免疫細胞之間的相互作用對于開發更有效的抗癌療法至關重要，但使用群體分析方法來表征免疫細胞功能可能會錯過細胞異質群體中單個細胞之間的關鍵差異。因此，研究人員采用單細胞功能分析來測量細胞群體中單個細胞產生的細胞因子陣列，以獲得更完整的免疫反應圖譜。

“單細胞分泌蛋白組技術揭示二甲雙胍治療反應的機制研究

研究思路

作者研究采用從表型到功能，從細胞到分子，從群體到單細胞的研究思路，逐步深入，揭示二甲雙胍抗癌作用機制的完整圖譜。

實驗方法及結果

研究人員采用來自HNSCC供者的免疫細胞，研究二甲雙胍對免疫細胞功能的影響。既往研究表明，NK細胞的數量與癌癥預后相關，因此研究人員決定關注NK細胞的頻率和功能。正如預期的那樣，與健康對照組相比，HNSCC供者的循環NK和NKT細胞較少。然而，在二甲雙胍治療后，NK細胞向腫瘤的浸潤顯著增加。

IsoPlexis單細胞技術的應用

為了進一步深入研究，研究人員使用IsoPlexis單細胞分泌組方案來表征二甲雙胍如何影響NK細胞分泌的細胞因子。從新診斷的HNSCC病人的PBMCs中分離出NK細胞，使用二甲雙胍或對照劑進行處理，然后加載到IsoCode芯片上進行單細胞分泌組多重分析。

當對分泌的細胞因子進行分析時，研究人員發現二甲雙胍治療顯著增加了穿孔素的分泌，穿孔素是一種細胞毒性分子。研究人員還發現二甲雙胍降低了已知的促瘤細胞因子，如IL-6、IL-8、IL-9和IL-10。這些結果有助于揭示二甲雙胍如何影響NK細胞毒性的潛在機制，并可用于開發更有效的實體腫瘤治療方法。

為了測定二甲雙胍如何改變NK細胞的細胞因子分泌譜，作者在抗癌用藥治療前從新診斷的HNSCC患者采集PBMCs，分離NK細胞，然后給予二甲雙胍或對照藥物。在IsoLight儀器上自動檢測和分析細胞，以評估單細胞多重細胞因子的分泌情況。

實驗發現，二甲雙胍治療顯著增加了細胞毒性分子穿孔素（p=0.00009）。炎癥因子MIP1α（p=0.04）和IL-9（p=0.02）顯著降低，而IL-8、IL-10和IL-6對二甲雙胍的反應呈下降趨勢（分別P=0.3、0.1、0.1）。IL-6、IL-8、IL-9和IL-10增加了STAT3的磷酸化，被認為是TME的致瘤性物質。

IsoPlexis單細胞分析揭示藥物的抗癌作用機制

通過對單個細胞的分泌蛋白進行多重分析，研究人員可以確定治療是如何改變細胞功能的，并可以深入了解治療反應的分子機制。通過了解治療方法如何驅動免疫細胞反應，研究人員可以開發更有效的治療方法，改善實體腫瘤的治療。IsoPlexis的單細胞分泌組解決方案為研究人員提供了一個平臺，以更好地了解單細胞水平的細胞功能，加速研究并實現突破。