2023年2月，浙江大学姚雨石团队在Nature Immunology（IF=31.25）杂志上发表了题为“Influenza-trained mucosal-resident alveolar macrophages confer long-term antitumor immunity in the lungs”的文章，揭示流感病毒感染诱导的黏膜组织定居型记忆性肺泡巨噬细胞能在感染后较长时间里发挥抗肺部转移肿瘤的训练免疫保护作用。该研究表明，诱导组织定居型巨噬细胞的训练免疫/天然免疫记忆可能是一种潜在的组织特异性抗肿瘤策略。该研究中的ATAC-seq测序服务由诺禾致源提供。

研究背景及结论
提到免疫，大家熟知T/B细胞介导的免疫记忆，接种疫苗就是为了产生这种适应性免疫记忆；近年来研究发现，人体的固有免疫在受到刺激后也能产生记忆，比如单核/巨噬细胞等固有免疫细胞在受到再次刺激时可以产生更强的免疫反应，这种现象与适应性免疫记忆具有一定相似性，因此被称为“天然免疫记忆”或“训练免疫（trained immunity）”。理论上讲，固有免疫细胞的免疫应答不具有抗原/病原体特异性，因此经过训练的固有免疫细胞可能会对多种异源刺激物的免疫反应增强。肺泡巨噬细胞（Alveolar Macrophage, AM）分布在肺泡腔黏膜表面，能够自我更新和维持，在肺部免疫应答中发挥关键作用。虽然此前有研究表明呼吸道病毒感染诱导AM产生天然免疫记忆并发挥更强的抗感染功能，但此前不清楚记忆AM在肺脏抗肿瘤免疫中是否发挥重要作用。

研究思路

研究重点环节

1 急性IAV感染诱导持久的肺部特异性抗肿瘤免疫，且依赖于肺泡巨噬细胞（AM）

为探究呼吸道病毒感染是否对肺部抗肿瘤免疫产生长期影响，作者构建了甲型流感病毒（IAV）感染后30天的小鼠黑色素瘤或乳腺癌肺转移模型。与未感染的小鼠(PBS)相比，IAV感染小鼠的肺部肿瘤负荷减少，生存期延长，且抗肿瘤免疫在IAV感染4个月后仍能抑制癌细胞的肺转移，表明IAV感染诱导抗肿瘤免疫的持久性。进一步通过体内选择性AM清除和AM过继回输等实验发现，IAV感染后的AM而非T细胞在肺部抗肿瘤免疫中发挥关键作用，其抗肿瘤作用具有肺脏组织特异性。

 2 IAV感染诱导AM训练免疫

对未感染（PBS）小鼠（对照组）和IAV感染小鼠（处理组）的AM进行测序多组学分析（每组设置3个生物学重复）。1）RNA-seq表明两组AM基因表达间存在巨大差异；2）ATAC-seq染色质可及性分析发现IAV AM中的免疫激活/应答功能相关的基因的染色质可及性增加；3）转录组GSEA结果表明IAV AM中富集到与训练免疫密切相关的通路。

图1 RNA-seq差异表达火山图

图2 ATAC-seq染色质可及性热图

多组学数据分析表明IAV感染的AM形成训练免疫/天然免疫记忆。从机制上讲，IAV感染诱导的训练型AM能够浸润到肺部肿瘤病灶发挥抗肿瘤作用，其吞噬能力和肿瘤细胞毒性增强；这种抗肿瘤作用并不依赖于T细胞。

3 记忆性的AM可抵抗肿瘤诱导的免疫抑制微环境

利用ATAC-seq和RNA-seq多组学分析记忆性AM的功能表征。比较IAV-B16和PBS-B16 AM的ATAC-seq结果发现：1）ATAC-seq差异分析：PBS-B16 AM中染色质可及性增强的相关基因中部分与免疫功能负调节相关，而染色质可及性降低的相关基因中部分与免疫激活途径相关；2）ATAC-seq的KEGG功能富集分析表明，IAV-B16 AM与免疫激活和训练免疫相关的基因的染色质可及性增加；3）ATAC-seq信号变化基因的转录组GSEA结果显示：IAV-B16 AM中富集到与抗肿瘤免疫功能密切相关的通路，表明在肺肿瘤微环境中，IAV AM的抗肿瘤功能比PBS AM强。整合多组学分析结果，研究认为记忆性AM在表观遗传学和转录组水平上可抵抗肿瘤诱导的免疫抑制微环境。

图3 IAV-B16与PBS-B16小鼠的AM中的染色质可及性变化

图4 与免疫激活和训练免疫相关的基因的染色质可及性增加

此外，研究团队通过分析人非小细胞肺癌患者肿瘤组织单细胞测序数据发现，人类肺癌组织中也存在具有训练免疫特征的AM，且与肿瘤微环境中的免疫激活相关。这意味着在模式小鼠体内发现的机制，在人体内可能也存在。

总结

本研究有助于理解呼吸道黏膜组织AM的训练免疫（比如病毒感染）如何帮助固有免疫系统发挥抗肿瘤免疫监视作用，揭示组织驻留巨噬细胞可作为基于训练免疫的抗癌策略的潜在靶点。

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参考文献

[1] Wang T, Zhang J, Wang Y, et al. Influenza-trained mucosal-resident alveolar macrophages confer long-term antitumor immunity in the lungs[J]. Nature Immunology, 2023, 24(3):423-438.