MDSCs(Myeloid-Derived Suppressor Cells,髓系来源的免疫抑制细胞)源自骨髓中的造血干细胞(HSC),并在特定病理条件下由未成熟的髓系细胞分化而来。MDSCs 在癌症、感染和慢性炎症等环境中大量积累,对抑制免疫功能具有重要作用。
根据表型和功能特征,MDSCs 分为两大主要亚群:
■多形核 MDSCs(PMN-MDSCs):与中性粒细胞相似,常见于肿瘤微环境。
■单核 MDSCs(M-MDSCs):与单核细胞相似,参与慢性炎症的调控。
MDSCs 的发育过程涉及多个骨髓细胞谱系:包括普通髓系祖细胞(CMP)、粒细胞-巨噬细胞祖细胞(GMP)和树突状细胞前体(MDP)。在肿瘤和炎症环境中,未成熟的髓系细胞在促炎信号的作用下逐渐扩展,分化为功能抑制性 MDSCs。
Fig 1.髓系来源的抑制性细胞(MDSCs)的分化与积累(图源10.1038/s41590-017-0022-x)
MDSCs 的免疫抑制机制:
精氨酸酶(ARG1)和一氧化氮合成酶2(NOS2)上调:
■ARG1 和 NOS2 共同参与 L-精氨酸的代谢,抑制 T 细胞的活化和增殖。
■ARG1 和 NOS2 过阻断 T 细胞 CD3链的翻译,削弱 T 细胞的功能,并促进 T 细胞的凋亡。
免疫抑制性细胞因子的分泌:
■MDSCs 分泌多种免疫抑制性细胞因子,进一步抑制免疫系统的反应。
诱导调节性 T 细胞(Tregs)发育:
■MDSCs 通过促进 Tregs 的扩增,加强免疫系统的抑制状态,限制抗肿瘤免疫应答。
Fig 2.髓系来源的抑制性细胞(MDSCs) 在免疫抑制过程中的分类及作用机制(图源10.1038/nri2506)
小鼠与人类 MDSCs 的标志物
小鼠与人类 MDSCs 在免疫系统结构、标志物表达、肿瘤微环境和实验条件上存在差异,导致它们在流式细胞检测和功能表现方面有所不同。小鼠 MDSCs 主要通过 CD11b+、GR-1+/Ly6G+ 检测,并根据 Ly6G 和 Ly6C 的表达水平区分为 PMN-MDSCs 和 M-MDSCs;而在人类中,MDSCs 以 CD33+、HLA-DR- 为主要标志物,并进一步细分为 CD14+ 和 CD15+ 亚群。两者均能分泌 IL-10、MMP-9、TGF-beta 1 和 VEGF 等免疫抑制因子。这些亚型通过不同的细胞因子和代谢途径在肿瘤微环境中发挥作用,支持免疫逃逸和肿瘤进展。此外,小鼠实验通常在控制环境中进行,而人类研究依赖患者样本,反映了更复杂的个体差异和肿瘤微环境。在流式实验和肿瘤研究中,必须充分考虑这些差异,以确保数据的准确性和可转化性。
特性 |
小鼠 MDSCs |
人类 MDSCs |
---|---|---|
总标志物 |
CD11b+、GR-1+/Ly6G+ |
Siglec-3+/CD33+、HLA-DR- |
细胞表面标志物 |
CCR2⁺、CD11b+/Integrin alpha M⁺、CD11c⁺、F4/80+/low |
Lin⁻、CD11b+/Integrin alpha M⁺、CD14⁺、CD15⁻ |
亚群分类 |
PMN-MDSCs(中性粒细胞样) |
CD15+ PMN-MDSCs(中性粒细胞样) |
功能 |
抑制 T 细胞和 NK 细胞功能,促进肿瘤免疫逃逸 |
|
分泌因子 |
IL-10、MMP-9、TGF-beta 1、VEGF |
MDSCs 流式细胞检测操作步骤
■样品准备
样本来源:从血液、骨髓或肿瘤组织中提取单细胞悬液。
血液样本:使用 EDTA 抗凝管收集外周血,加入红细胞裂解液去除红细胞。
组织样本:使用机械或酶解消化(如胶原酶)处理肿瘤组织、脾脏或淋巴结,获得单细胞悬液。
细胞计数:确保细胞浓度在 1-2 × 10⁶ cells/mL,便于抗体标记。
■抗体选择与孵育
选择抗体:根据目标 MDSCs 类型,选择以下常用荧光标记抗体:
小鼠 MDSCs:
CD11b+、GR-1+、Ly6G+、Ly6C+
人类 MDSCs:
CD33+、HLA-DR-、CD14+、CD15+
抗体孵育:
每个样本加入 100 µL 单细胞悬液,按照每百万细胞加入 1-5 µL 抗体。
在 4°C 避光条件下孵育 20-30 分钟。
■细胞清洗
用 流式细胞缓冲液(PBS 或 PBS+2% FBS)清洗细胞 2 次,以去除未结合抗体。
离心:300-400g,5 分钟,弃去上清液。
■死细胞染色(可选)
使用 7-AAD、PI 或 DAPI 死细胞染料染色,排除死细胞对检测结果的干扰。
染色后再进行 PBS 缓冲液清洗。
■数据采集
仪器设定:根据抗体选择的荧光染料,调整流式细胞仪激光和检测通道。
常用荧光染料:FITC、PE、APC、PerCP 等。
采集细胞数:建议每个样本采集 10,000-50,000 个细胞,以确保数据的统计学有效性。
■数据分析
门控策略:
识别 CD11b+ 和 GR-1+ 作为小鼠 MDSCs。
对人类样本,以 CD33+、HLA-DR- 为核心标志物门控,并进一步分析 CD14+ 和 CD15+ 亚群。
数据分析软件:使用 FlowJo 或 FCS Express 等流式分析软件。
补偿与对照:设置荧光补偿,确保染料信号无重叠;同时使用阴性对照、单染色对照等。
■结果报告与展示
将 PMN-MDSCs 和 M-MDSCs 的比例和状态用散点图或直方图展示。
分析 T 细胞或 NK 细胞 的活化或抑制情况,结合免疫抑制因子(如 IL-10、TGF-beta 1)水平,进行结果解读。