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(fā)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(fā)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(fù)發(fā)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(diào)，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(fā)揮作用，但二甲雙胍如何影響循環(huán)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(fā)更有效的抗癌療法至關(guān)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(zhì)群體中單個細胞之間的關(guān)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(chǎn)生的細胞因子陣列，以獲得更完整的免疫反應(yīng)圖譜。
“單細胞分泌蛋白組技術(shù)揭示二甲雙胍治療反應(yīng)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(jié)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(shù)量與癌癥預(yù)后相關(guān)，因此研究人員決定關(guān)注NK細胞的頻率和功能。正如預(yù)期的那樣，與健康對照組相比，HNSCC供者的循環(huán)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(shù)的應(yīng)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?qū)φ談┻M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(fā)現(xiàn)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(fā)現(xiàn)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(jié)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(fā)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?qū)φ账幬铩Ｔ贗soLight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(fā)現(xiàn)，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(yīng)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(zhì)。
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(yīng)的分子機制。通過了解治療方法如何驅(qū)動免疫細胞反應(yīng)，研究人員可以開發(fā)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(xiàn)突破。
