十二讲12. 一文搞懂吞噬细胞!

学术   健康   2025-01-31 00:06   浙江  

在肿瘤免疫十二讲中,我们把中性粒细胞和单核巨噬细胞合并在一起,命名为吞噬细胞。为什么这样安排呢?首先是这两类细胞都源于骨髓,同属于髓系细胞;其次,他们在功能上存在类似和互补,都具有吞噬作用;第三,在肿瘤免疫中,单核巨噬细胞与中性粒细胞的研究存在交叉,且分类相似。

人体内专职吞噬细胞分为两类:一类是小吞噬细胞,主要是中性粒细胞,还有嗜酸性粒细胞;另一类是大吞噬细胞即单核吞噬细胞系统,包括末梢血液中的单核细胞淋巴结、脾、肝、肺以及浆膜腔内的巨噬细胞、神经系统内的小胶质细胞等。

单核细胞由骨髓的单核细胞前体发育分化而成,约占血液中白细胞总数的3%-8%。其体积较淋巴细胞略大。单核细胞在血液中仅停留12-24小时,然后进入结缔组织或器官,成熟为巨噬细胞。定居巨噬细胞有不同名称。在肝中为库弗氏细胞,在脑中为小胶质细胞,在骨中为破骨细胞等。游走巨噬细胞大于单核细胞数倍,寿命较长,可在组织中存活几个月。

中性粒细胞是一种多形核免疫细胞,含有颗粒,这些颗粒在细胞的防御反应中发挥作用。当遇到病原体或炎症刺激时,中性粒细胞会激活,通过吞噬或释放中性粒细胞胞外陷阱(NETs)来消灭外来颗粒,并促进急性炎症的发生。在人类中,中性粒细胞是循环白细胞中最常见的类型,占50-70%;在小鼠中,中性粒细胞占循环白细胞10-25%,是抵御感染的第一道防线,同时也是炎症反应中的关键因素。
中性粒细胞可以通过其细胞核形状和胞质中的颗粒进行识别,也可以利用流式细胞术进行更精确的识别。使用特定表面标记物可以识别和分类中性粒细胞的不同亚群,这些标记物对于中性粒细胞的激活和细胞功能至关重要。小鼠和人类的中性粒细胞通过不同的表面标记物来识别,这些标记物对于区分中性粒细胞和其他细胞类型至关重要。
小鼠中性粒细胞标记物:

Ly6G:常用于小鼠中性粒细胞的识别。 

CD11b/Integrinα M:与Ly6G联合使用来识别小鼠中性粒细胞。

M-CSF R/CD115:中性粒细胞不表达,用于区分中性粒细胞和其他细胞。 

CD244/SLAMF4:中性粒细胞不表达,用于进一步区分。

人类中性粒细胞标记物:

CD15:一种抗原,在未成熟中性粒细胞表面表达。

CD16/Fcγ RIII:人类中性粒细胞的特征性表面标记。 

CD14:中性粒细胞不表达CD14,有助于区分单核细胞。 

CD66b/CEACAM-8:常用于识别人类中性粒细胞。 

CD11b/Integrinα M:与小鼠中性粒细胞相同,也用于人类中性粒细胞的识别。 

CD33:另一种用于识别人类中性粒细胞的表面标记。 

髓过氧化物酶 (MPO):作为胞质标记物,用于中性粒细胞的检测。

这些标记物有助于流式细胞术中的细胞分选和识别,还能提供关于中性粒细胞成熟状态和功能状态的信息。通过这些特定的表面和胞质标记物,研究人员能够更准确地研究中性粒细胞在免疫反应中的作用。
从现有资料来看,可能早期浸润的中性粒细胞以成熟的为主,主要功能是抑癌,响应免疫治疗;但是随着肿瘤进展,尤其是晚期时,被募集到肿瘤的中性粒细胞以未成熟的为主,主要功能是促癌,不响应免疫治疗。关于中性粒细胞的探究,Cell、Nature和Science都有有相应的经典文章。我们更关注吞噬表型

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2021年9月,Nature杂志发表题为Inter-cellular CRISPR screens reveal regulators of cancer cell phagocytosis的研究论文。为了全面探究抗体依赖细胞吞噬ADCP过程中的关键分子,研究人员通过全基因组CRISPR文库体系,并巧妙地借助巨噬细胞的抗体依赖细胞杀伤作用ADCC,筛选参与肿瘤细胞逃逸细胞吞噬的基因,得到经典的抗吞噬基因CD47、CD47修饰酶QPCTL和几种唾液液酸合成酶,这些基因可保护肿瘤细胞免受吞噬细胞杀伤;还发现许多未知基因,包括脂肪细胞质膜相关蛋白APMAP。

2024年5月,Theranostics杂志发表题为Targeting tumor cell-to-macrophage communication by blocking Vtn-C1qbp interaction inhibits tumor progression via enhancing macrophage phagocytosis的研究论文,讲的是肿瘤细胞和巨噬细胞间的细胞通讯(单细胞数据的细胞通讯是一个策略,本文是文库筛选数据)。

巨噬细胞可吞噬肿瘤细胞,但是M2型巨噬细胞无法吞噬肿瘤细胞。于是作者借助CRISPR文库,并通过构建GFP阳性的肿瘤细胞(4T1细胞),可视化巨噬细胞(Raw264.7细胞)吞噬肿瘤细胞的表型,从而筛选出与巨噬细胞吞噬相关的基因。
作者主要关注与抑制巨噬细胞吞噬相关的基因。借助细胞通讯,作者以巨噬细胞高表达的膜蛋白作为受体,肿瘤细胞高表达的膜蛋白作为配体,分析潜在的相互作用。通过分析,Vtn-C1qbp被选为候选配体-受体组合基因。

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关于吞噬细胞的研究就更多了。其中,张泽民教授团队的研究仍然很经典。

2022年11月,张宁团队与张泽民团队、朱继业团队联合在Nature杂志发表题为Liver tumor immune microenvironment subtypes and neutrophil heterogeneity的研究论文,首次在单细胞层面定义肝癌中的五种免疫微环境亚型(TIMELASER),同时探究了细胞组成、空间分布、基因组特征和趋化因子受体-配体网络,揭示中性粒细胞表型和功能异质性,发现CCL4+TANs、PD-L1+ TANs两个关键亚群的促肿瘤机制。

2021年2月,Cell杂志发表张泽民团队与合作者题为A Pan-Cancer Single-Cell Transcriptional Atlas of Tumor Infiltrating Myeloid Cells的研究论文。该研究在单细胞水平对15个癌种肿瘤浸润髓系细胞进行了系统性探究,比较了肥大细胞、树突状细胞以及肿瘤相关巨噬细胞在不同癌种内的特性,为靶向髓系细胞的免疫治疗提供了重要依据。

芒果师兄
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