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免疫顶刊告诉你，癌症面前，男女平等吗？
哈喽大家好呀！癌症发病率和病情发展的性别差异已被广泛承认，然而其中潜在的免疫学机制尚不清楚，今天小编给大家带来2022年6月发表在免疫学顶刊IMMUNITY（IF: 43.474）上的关于癌症免疫性别差异的最新研究，让我们一起来学习作者是如何切入主题，环环相扣发表高分文章吧！先说结论——癌症面前，男女并不“平等”！
关于选题
干细胞样CD8+T细胞是指具有自我更新和增殖能力的CD8+T细胞，其表达转录因子TCF-1，是维持免疫治疗中持久抗肿瘤免疫的关键。
雄激素通过调节炎症环境是各种疾病中性别相关差异的主要因素。雄激素受体(AR)在免疫细胞和基质细胞中都有表达，AR的参与已被证明通过免疫细胞内在或外在模式导致免疫反应的性别差异。
已有研究表明CD8+T细胞中固有AR活性的降低与人类前列腺癌的预后改善相关。因此作者提出思考，AR除了在癌细胞中具有性别差异外，是否还在免疫细胞，例如CD8+T细胞中具有偏差表达？因此，有必要确定AR是否在肿瘤免疫中发挥作用以及如何发挥作用，以及它是如何导致男性和女性之间抗肿瘤免疫的差异。
研究结果
性别偏倚的抗肿瘤反应依赖于CD8+T细胞
作者首先在不同的小鼠肿瘤模型中验证了在肿瘤发展过程中存在明显的性别相关差异。结果表明，男性的性别相关免疫因子可能比女性更能促进肿瘤的进展和发展。尽管雄性小鼠和雌性小鼠具有类似的先天免疫细胞浸润，然而先天免疫因素如I型IFN反应并不是造成肿瘤免疫反应性别偏差的原因。
既然已经排除了先天免疫因素，作者将研究聚焦于适应性免疫，并评估了雄雌小鼠的T细胞图谱。从而观察到雄性小鼠的肿瘤浸润性CD8+T细胞和CD4+T细胞数量少于雌性小鼠。而缺乏T淋巴细胞的雄性和雌性裸鼠之间的肿瘤生长曲线相似，揭示了T淋巴细胞主导了性别偏倚的肿瘤生长。作者进一步在荷瘤的雌性小鼠中分别去除CD8+T细胞和CD4+T细胞，表明了肿瘤发展过程中明显的性别差异是由CD8+T细胞驱动。
抗肿瘤适应性免疫反应显示出性别差异
确定好CD8+T细胞为研究主线切入点后，作者进一步评估了同体积肿瘤大小下雌性和雄性小鼠的肿瘤浸润性CD8+T细胞。IFN-g和TNF-a双阳性染色结果表明，相比于雌性小鼠，IFN-g+ TNF-a+ CD8+T细胞亚群在雄性小鼠中减少。为了更好地了解细胞毒性能力，作者检测了颗粒酶B的表达和CD107a的表达，结果表明雄性小鼠中活性脱颗粒酶B+ CD8+T细胞的比例更少。此外，酶联免疫斑点试验显示，雄性小鼠引流淋巴结和脾脏的肿瘤反应CD8+T细胞反应比雌性小鼠更受到抑制。这些结果表明男性特异性的肿瘤反应性CD8+T细胞活性的衰减可能会导致肿瘤进展中明显的性别偏倚。
鉴于先前的研究报道，干细胞样CD8+T细胞介导了细胞扩张和肿瘤消退。作者进一步猜想CD8+T细胞的分化程序是否有助于性别偏见的抗肿瘤反应？为此，作者首先对雄性和雌性小鼠肿瘤浸润性CD8+T细胞的免疫检查点受体表达进行了分析。结果发现肿瘤内CD8+T细胞在雄性小鼠表现出更高的PD-1表达。同时， 作者检测了可用于区分干细胞样CD8+T细胞和耗竭CD8+T细胞的转录因子和表面标记物（TCF-1和SLAMF6）的表达。结果表明雌性小鼠肿瘤浸润性PD-1+ CD44+ CD8+T细胞中干细胞样细胞的比例高于雄性小鼠，而末端耗竭细胞在雄性小鼠中的比例高于雌性小鼠。Ki-67染色检测到的雄性小鼠肿瘤浸润性CD8+T细胞的增殖潜能低于雌性小鼠。综上所述，这些发现表明，与女性肿瘤中的CD8+T细胞相比，男性CD8+T细胞的干细胞样状态的维持减少，而向最终耗竭状态的过渡增加。
治疗性CD8+T细胞表现出有性别差异的干细胞样状态的维持
为了进一步描述CD+8 T细胞维持干细胞样状态的性别相关差异，作者将从2C-TCR雄性或雌性中获得的活化CD8+T细胞转移到B16-SIY雌性肿瘤小鼠中。结果表明，与观察到的雌性2C-TCR CD8+T细胞的治疗效果相比，给予雄性2C-TCRCD8+T细胞的荷瘤小鼠的治疗效果更差。这些结果表明，治疗性CD8+T细胞的抗肿瘤作用存在性别差异，男性治疗性CD8+T细胞的肿瘤抑制能力更低。同时作者进一步验证了男性肿瘤中特异性CD8+T细胞的干细胞样状态的维持受损，而向终末耗竭状态的分化增强。
性别偏倚的CD8+T细胞激活依赖于雄激素受体
作者在这步研究中首先验证了CD8+T细胞在急性激活过程中表现出性别特异性，并猜想一种细胞内在因素可能抑制了男性CD8+T细胞的活性。为了找出该因素，作者重分析了一个小鼠结肠肿瘤模型的单细胞数据，发现与其他免疫细胞亚群相比，CD8+T细胞中AR的表达高度富集，表明AR的表达与CD8+T细胞的激活有一定的关联。相比之下，AR在男性和女性骨髓源性的树突状细胞和巨噬细胞中几乎检测不到表达。
作者进一步研究了AR在CD8+T细胞中的作用，发现AR的缺失可以促进雄性小鼠CD8+T细胞的激活和细胞因子的产生。同时作者比较了AR缺失小鼠和野生小鼠胸腺、血液、脾脏和腹股沟淋巴结中的CD8+T细胞比例，证明了AR缺失并不损害小鼠CD8+T细胞的发育。
为了进一步验证AR在CD8+T细胞功能中的作用，作者使用shRNA沉默了从雄性小鼠中分离出来的CD8+T细胞中AR的表达。结果表明，AR表达的沉默明显恢复了雄性小鼠CD8+T细胞中效应细胞因子和颗粒酶B的产生，但在雌性来源的CD8+T细胞中没有恢复。AR信号降低了CD8+T细胞的活性。
AR调节CD8+T细胞干性程序中的性别差异
作者进一步分析了来自一个整合的单细胞转录组数据库的肿瘤内T细胞亚群中AR的表达，发现AR在干细胞样CD8+T细胞中高度转录，其可能驱动了CD8+T细胞分化程序走向终端衰竭。
进一步地，作者验证了在过继转移的男性CD8+T细胞中，AR的基因消融提高了其抗肿瘤活性。接下来，作者试图分析AR是否在体内调节肿瘤反应性CD8+T细胞的分化程序。结果显示，在AR缺乏的条件下，过继转移的肿瘤内CD8+T细胞的扩增和增殖潜能被加速。同样，AR的抑制增强了过继转移的CD8+T细胞中IFN-g和TNF-a的产生。同时导致转移的肿瘤内CD8+T细胞中干细胞样亚群的增加，减少了耗竭CD8+T细胞的增加。这些结果表明，AR信号抑制了治疗性肿瘤反应性CD8+T细胞的持久性和功能，从而有助于性别偏倚的CD8+T细胞行为。
AR调控肿瘤浸润性CD8+T细胞中性别差异的表观遗传景观
为了更好地理解CD8+T细胞表观遗传程序中性别差异的潜在因素，作者在野生型雌性小鼠和野生型/AR缺失型雄性小鼠的肿瘤浸润性CD8+T细胞进行了ATAC-seq分析。结果表明雌性和雄性小鼠的CD8+T细胞之间有超过3000个开放染色质区域（OCRs）存在差异。ATAC-seq分析发现，雌性小鼠CD8+T细胞中2596个基因组区域染色质可及性高于雄性，而雄性小鼠CD8+T细胞中716个基因组区域染色质可及性高于雌性相同区域。值得注意的是，雌性和雄性小鼠的CD8+T细胞之间的大多数差异可及染色质区域位于启动子-转录起始位点(TSS)、基因间或内含子区域。
进一步地，作者分析了转录因子序列富集基因组位点，发现Fra1，Fos、NF-E2 RUNX、IRF3、IRF4，NRF2，和BATF在雌性CD8+T细胞富集低于雄性，而c-Jun和NRF1序列在女性雌性中富集大于雄性。此外，作者观察到在AR缺失雄性小鼠的肿瘤浸润性CD8+T细胞中，Fra1/2、Fos、NF-E1、RUNX、RUNX、bZIPIRF、IRF4、NRF2和IRF：BATF序列的富集较少。综上所述，结果表明，AR与肿瘤反应性CD8+T细胞分化相关的表观遗传图谱的性别差异有关。
雄性阉割减少了CD8+T细胞在抗肿瘤反应中的性别偏移
为了进一步确定AR信号对肿瘤进展的影响，作者对雄性小鼠进行了雄性阉割。在HCC模型和MC38肿瘤模型中，阉割后的雄性小鼠的肿瘤负荷和肿瘤生长均低于对照组。而阉割后的雄性小鼠CD8+T细胞和CD4+T细胞的百分比增加，并诱导了肿瘤浸润性CD8+T细胞上PD-1的表达减少。此外，与对照组相比，阉割后的雄性小鼠的CD8+T细胞中干细胞样状态增加，终末耗竭态减少。
基于PD-L1的临床转化潜力，作者将雄性阉割与抗PD-L1联合治疗，观察到明显的协同治疗效果，抑制肿瘤生长。
人体CD8+T细胞表现出性别差异的干细胞样记忆分化和终末衰竭
最后，作者研究了人体CD8+T细胞中是否存在有性别差异的干细胞样分化。为此，作者从健康志愿者个体的外周血中分离出了未分化的CD8+T细胞进行体外培养并检测了干细胞样以及耗竭样的标记物。与女性志愿者相比，男性志愿者体内检测到更少的干细胞样CD8+T细胞和更多的耗竭样CD8+T细胞。表明健康人体CD8+T细胞表现出性别差异的干细胞样记忆分化。
不仅仅是健康个体，作者同时探究疾病患者（CRC患者和SKCM患者）中CD8+T细胞分化的性别差异。为了支持CD8+T细胞亚群的注释，作者关注了每个簇中签名基因(SELL、TCF7、GZMA、GZMK、LAG3、PDCD1、HAVCR2、CTLA4)的表达。结果发现男性CRC和SKCM患者的CD8+T细胞的肿瘤浸润程度大于女性患者。此外，与女性患者相比，男性患者的肿瘤内CD8+T细胞表现出较低的干性特征，如SELL、IL7R、CCR7、CR7和TCF7，以及更高的末端衰竭特征，包括PDCD1、HAVCR2、TIGIT、LAG3、TOX和BATF。这些结果表明，CD8+T细胞衰竭与癌症患者的性别有关。
在上述数据集中，作者单独分析了男性癌症患者整合的单细胞转录组数据，发现雄激素反应的基因特征显示在四个功能簇中，与其他三个亚群相比，CD8+T细胞耗竭亚群的雄激素反应基因签名得分更高，并通过流式细胞技术验证了该观察。综上所述，AR信号可能有助于癌症患者终末耗竭CD8+T细胞的分化。
小编总结
CD8+T细胞介导了肿瘤生长的性别差异，而AR信号调节了男性从干细胞样CD8+T细胞向最终耗竭的CD8+T细胞的转变。该研究为AR作为癌症免疫治疗中潜力有效的治疗靶点提供了相当大的支持。
相信不少男同学在读这篇研究的时候裆下一凉哈哈，然而除了“男女有别”这个关注点，我们能学到更多亮点，有别于普通的“先干挖掘后湿验证”的套路，作者从湿实验出发，环环相扣，打实基础，最后再通过挖掘数据验证，承上启下，最终从小鼠模型数据升华到肿瘤病人人体数据，这也是作者能够发免疫顶刊的原因。学习更多干货来生信人，发高分好文，相信你也可以！
Yang, C., Jin, J., Yang, Y., Sun, H., Wu, L., Shen, M., Hong, X., Li, W., Lu, L., Cao, D., et al. (2022). Androgen receptor-mediated CD8(+) T cell stemness programs drive sex differences in antitumor immunity. Immunity 55, 1268-1283 e1269.
