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众所周知，很多肿瘤的患病率和患者预后都表现出明显的性别差异。
例如，在包括胶质母细胞瘤、黑色素瘤、结肠癌、肺癌和肝癌在内的多种恶性肿瘤中，男性的预后普遍比女性差[1,2]。
这背后的原因究竟是什么呢？
近期，由上海交通大学基础医学院邓刘福教授领衔的研究团队，在著名期刊Immunity发表重要研究成果[4]。
他们发现肿瘤患者预后的性别差异是由适应性免疫系统的差异引起的，相比于男性患者，女性的CD8+T细胞持续对抗肿瘤的能力更强。
从机制上讲，雄激素受体（AR）介导的信号通路不利于干细胞样CD8+T细胞的维持，这导致男性患者体内抗肿瘤CD8+T细胞更容易耗竭，而女性患者CD8+T细胞中AR的表达水平以及体内雄激素的水平均较低，因此获得了更好的抗肿瘤免疫力。
这项研究成果揭示了肿瘤患者预后性别差异的内在原因，并提示我们AR是一种CD8+T细胞干性的调节因子，为后续将AR作为癌症免疫治疗的治疗靶点提供了支持。上海交通大学博士生杨超和金静思为该论文的共同第一作者。
论文首页截图
已有的报道显示，多种类型的非生殖癌症的发病率和死亡率存在明显的性别差异[1]，为了在可控变量的环境中探究肿瘤的发生发展与性别的关系，研究团队通过皮下接种肿瘤细胞或饲喂DEN（二乙基亚硝胺，一种诱癌剂）的方式，在雌性或者雄性小鼠中构建多种肿瘤模型。
实验结果表明，雌性小鼠的肿瘤发生率显著低于雄性小鼠，并且肿瘤的生长更加缓慢。这些数据提示，与性别相关的免疫差异可能是引起肿瘤发生发展性别差异的原因。
为了探究究竟是免疫系统哪一部分差异导致肿瘤发生发展的性别差异，研究团队使用了多种免疫缺陷小鼠重复了上述实验，发现只有当CD8+T细胞缺失时，这种性别差异才会消失。
与此一致的是，在荷瘤小鼠中，雌性小鼠肿瘤内浸润更多的CD8+T细胞。这说明适应性免疫系统中CD8+T细胞的不同是引起两性抗肿瘤免疫差异的主要原因。
肿瘤进展的性别差异依赖于CD8+T细胞
明确了CD8+T细胞在抗肿瘤免疫性别差异形成中的关键角色后，研究团队想知道不同性别小鼠肿瘤浸润CD8+T细胞功能的差异。
他们通过流式检测发现，雌性荷瘤小鼠肿瘤浸润的CD8+T细胞分泌细胞因子、杀伤能力、增殖能力显著强于雄性小鼠；同时，与雄性荷瘤小鼠相比，雌性荷瘤小鼠肿瘤内CD8+T细胞耗竭程度较轻，TCF-1阳性干细胞样CD8+T细胞的比例更高。
这些数据提示，雄性特异性出现的抗肿瘤CD8+T细胞功能减弱，是造成抗肿瘤免疫性别差异的原因，并且这可能是由于雄性中CD8+T细胞干性较弱，向终末耗竭阶段进展迅速所致。
雌性小鼠的CD8+T细胞效应功能更强并且干细胞样亚群比例更高
为了探究CD8+T细胞干性维持差异的内在机理，研究团队将雌性或雄性2C-TCR小鼠的CD8+T细胞（可以特异性识别SIY肽段）体外激活后，转输至荷有B16-SIY肿瘤的雌性小鼠体内，观察转输进去的治疗性CD8+T细胞在受者小鼠体内的功能状态。
结果显示，相比于雌性供体来源的CD8+T细胞，雄性供体来源的CD8+T细胞耗竭程度更深，干细胞样CD8+T细胞比例更低；将雌雄供体的CD8+T细胞混合转输至同一受者小鼠体内也观察到同样的现象。
转输后这些CD8+T细胞处于同样的体内环境，但却表现出功能上的差异，这说明存在一些细胞内在差异限制了雄性CD8+T细胞的活性。
雌性供体来源的CD8+T细胞干性维持能力更强
研究团队想知道雌雄个体CD8+T细胞中哪种内在差异导致其功能水平的显著不同。通过分析公开的单细胞转录组测序数据，他们发现CD8+T细胞中AR的表达显著高于其他免疫细胞亚群，并且AR的表达随着CD8+T细胞接受抗原刺激时间的延长而增加，这引起了研究者的关注。
随后研究团队检测了AR缺陷的雄性小鼠CD8+T细胞的细胞因子产生能力，发现相比于WT小鼠，缺陷AR后雄性小鼠CD8+T细胞的效应功能显著增强。同时，研究团队也使用shRNA敲低了雌性或者雄性小鼠来源的CD8+T细胞中AR的表达，发现敲低AR后只有雄性小鼠CD8+T细胞功能得到增强。这些数据表明AR是削弱雄性CD8+T细胞功能的内在因素。
接下来研究团队通过分析单细胞转录组数据比较肿瘤浸润T细胞中各亚群AR的表达量，发现相比于其他亚群，干细胞样CD8+T细胞AR表达量最高。这提示或许AR会驱动干细胞样CD8+T细胞向终末耗竭T细胞分化。
为了探究AR是否会影响CD8+T细胞在体内的抗肿瘤能力，研究团队分离了WT或AR缺陷的雄性2C-TCR小鼠CD8+T细胞，将其激活后转输至B16-SIY荷瘤雌鼠体内。实验结果显示，相比于接受WT小鼠来源的CD8+T细胞，接受AR缺陷CD8+T细胞的荷瘤小鼠肿瘤生长更缓慢。这些结果表明，T细胞内源性的AR活性可能与抗肿瘤T细胞免疫治疗抵抗有关。
AR缺陷增强CD8+T细胞抗肿瘤
那AR信号是否能在体内调节CD8+T细胞的分化呢？研究团队将来自于WT或AR缺陷雄性OT-Ⅰ小鼠的CD8+T细胞以1:1比例共转输至MC38-OVA小鼠体内，观察干细胞样CD8+T细胞以及终末耗竭CD8+T细胞的比例。
实验结果显示，相比于WT小鼠来源的细胞，AR缺陷的CD8+T细胞中干细胞样比例更高，终末耗竭T细胞比例更低，这说明AR信号可以促进干细胞样CD8+T细胞向终末耗竭状态分化。
AR损伤CD8+T细胞干性维持能力
为了探究AR调控CD8+T细胞干性的机制，研究团队使用ATTC-seq技术检测了过继转输后的雌性、雄性来源的2C-TCR CD8+T细胞，发现AR的缺陷可以增加T细胞干性调控因子TCF1的染色质可及性，同时降低TGIT、LAG3、Eomes等耗竭相关基因的染色质可及性。
这些数据表明，AR可以通过调节T细胞干性/耗竭相关基因的染色质可及性，来影响CD8+T细胞的干性维持能力。
AR信号调节CD8+T细胞表观遗传状态上，影响CD8+T细胞干性维持能力
既然AR介导的信号通路对抗肿瘤免疫不利，那么是不是去除雄激素可以增强抗肿瘤免疫呢？
为了探究这个问题，研究团队对雄性小鼠进行了去势手术，比较去势的雄鼠与假手术组雄鼠抗肿瘤能力是否有区别。
实验结果显示，在DEN诱导的肝癌模型中，去势降低了肝癌的发生率，减小肿瘤结节大小；同时在皮下瘤模型中观察到去势后的雄鼠其肿瘤生长更加缓慢。进一步对肿瘤浸润CD8+T细胞进行分析，发现去势雄鼠的CD8+T细胞功能更强，干细胞样CD8+T细胞比例更高。此外，去势雄鼠接受PD-1抑制剂治疗时，响应率更高，治疗效果比未去势雄鼠更好。
这些数据表明，去势消除了AR介导的对雄性肿瘤特异性CD8+T细胞的抑制，从而减缓肿瘤生长并改善免疫检查点抑制剂治疗效果。
去势增强了雄鼠抗肿瘤能力
通过以上的研究我们已经明确了，在小鼠中AR介导的信号是抑制雄性CD8+T细胞功能，导致肿瘤预后性别偏差的重要原因，那么在人类中是否也是如此？
接下来研究团队收集了健康志愿者的PBMC，从中分离出na ve CD8+T细胞，使用hIL-15对其进行刺激，观察男性以及女性来源的CD8+T细胞向效应或中央记忆型T细胞分化能力的差异。结果显示，相比于女性，男性来源的CD8+T细胞更多地分化为效应表型，而较少分化为中央记忆型T细胞，代表其干性能力较弱，这与小鼠实验的结论是吻合的。
接下来，通过分析公共数据库中的转录组测序数据，研究团队发现，在结直肠癌以及皮肤黑色素瘤患者中，相比于女性患者，男性患者的CD8+T细胞干性标志基因表达更低，而耗竭相关基因高表达；进一步分析发现，在慢性肿瘤浸润CD8+T细胞中，终末耗竭的CD8+T细胞亚群高表达AR，这与AR介导的信号是损害CD8+T细胞干性维持能力的结论是一致的。
最后，研究团队通过流式检测了结直肠癌患者肿瘤浸润CD8+T细胞的表型，发现，相比于ARlowCD8+T细胞，ARhiCD8+T细胞高表达PD-1、Tim-3以及TIGIT等免疫检查点分子，说明其功能状态更差。以上的数据共同说明，在人类中CD8+T细胞也会表现出干性与功能上的性别差异。
人类肿瘤患者中CD8+T细胞功能也存在性别偏差
总的来说，这个研究为我们揭示了性别对免疫的神奇影响，揭开了长期以来临床中男性肿瘤患者生存预后较女性患者更差的谜底。同时提示我们，AR或许可以作为一个良好的靶点，用以加强抗肿瘤免疫应答。
巧合的是，最近一项发表在《自然》上的研究成果也表明，AR信号可能是靶向BRAF/MEK治疗耐药的重要原因。
这个研究发现，在BRAF/MEK抑制剂治疗后，女性患者的治疗效果显著优于男性患者；小鼠实验表明，MRAF/MEK抑制剂治疗后肿瘤组织中AR的表达显著上调，而使用药物抑制AR可以显著改善靶向治疗的效果[5]。这无疑是对上述研究的一个有力佐证。
期待未来能够在这些研究的基础上开发出更好的抗肿瘤治疗策略，为更多患者带去福音。
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参考文献：
1. Clocchiatti A, Cora E, Zhang Y, Dotto GP. Sexual dimorphism in cancer. Nat Rev Cancer. 2016;16(5):330-339. doi:10.1038/nrc.2016.30
4.Yang C, Jin J, Yang Y, et al. Androgen receptor-mediated CD8+ T cell stemness programs drive sex differences in antitumor immunity [published online ahead of print, 2022 Jun 10]. Immunity. 2022;S1074-7613(22)00232-1. doi:10.1016/j.immuni.2022.05.012
责任编辑丨BioTalker
