2022年9月，来自美国辛辛那提大学的Trisha M Wise-Draper教授团队在《Journal for ImmunoTherapy of Cancer》杂志（2022影响因子12.467）上发表题为“Metformin increases natural killer cell functions in head and neck squamous cell carcinoma through CXCL1 inhibition”的文章，揭示二甲双胍作为一种常用的抗糖尿病药物，在头颈部鳞癌治疗中通过增强NK细胞的功能发挥抗肿瘤作用机制。

研究背景介绍

头颈部鳞状细胞癌（HNSCC）是一种常见的恶性肿瘤，复发率高，迫切需要更有效的治疗方法来改善临床疗效。二甲双胍作为一种FDA批准药物，目前多用于治疗II型糖尿病和多囊卵巢综合征，但最近的研究表明二甲双胍有作为抗癌治疗药物的潜力。

二甲双胍靶向mTOR通路，该通路在癌细胞中显著上调，还可以直接影响免疫细胞的功能和成熟。近年来研究表明，二甲双胍在维持肿瘤浸润淋巴细胞（TILs）活性方面发挥作用，但二甲双胍如何影响循环外周血单个核细胞（PBMCs）在抗原刺激下迁移到肿瘤部位的的资料很少。了解药物和免疫细胞之间的相互作用对于开发更有效的抗癌疗法至关重要，但使用群体分析方法来表征免疫细胞功能可能会错过细胞异质群体中单个细胞之间的关键差异。因此，研究人员采用单细胞功能分析来测量细胞群体中单个细胞产生的细胞因子阵列，以获得更完整的免疫反应图谱。

“单细胞分泌蛋白组技术揭示二甲双胍治疗反应的机制研究

研究思路

作者研究采用从表型到功能，从细胞到分子，从群体到单细胞的研究思路，逐步深入，揭示二甲双胍抗癌作用机制的完整图谱。

实验方法及结果

研究人员采用来自HNSCC供者的免疫细胞，研究二甲双胍对免疫细胞功能的影响。既往研究表明，NK细胞的数量与癌症预后相关，因此研究人员决定关注NK细胞的频率和功能。正如预期的那样，与健康对照组相比，HNSCC供者的循环NK和NKT细胞较少。然而，在二甲双胍治疗后，NK细胞向肿瘤的浸润显著增加。

IsoPlexis单细胞技术的应用

为了进一步深入研究，研究人员使用IsoPlexis单细胞分泌组方案来表征二甲双胍如何影响NK细胞分泌的细胞因子。从新诊断的HNSCC病人的PBMCs中分离出NK细胞，使用二甲双胍或对照剂进行处理，然后加载到IsoCode芯片上进行单细胞分泌组多重分析。

当对分泌的细胞因子进行分析时，研究人员发现二甲双胍治疗显著增加了穿孔素的分泌，穿孔素是一种细胞毒性分子。研究人员还发现二甲双胍降低了已知的促瘤细胞因子，如IL-6、IL-8、IL-9和IL-10。这些结果有助于揭示二甲双胍如何影响NK细胞毒性的潜在机制，并可用于开发更有效的实体肿瘤治疗方法。

为了测定二甲双胍如何改变NK细胞的细胞因子分泌谱，作者在抗癌用药治疗前从新诊断的HNSCC患者采集PBMCs，分离NK细胞，然后给予二甲双胍或对照药物。在IsoLight仪器上自动检测和分析细胞，以评估单细胞多重细胞因子的分泌情况。

实验发现，二甲双胍治疗显著增加了细胞毒性分子穿孔素（p=0.00009）。炎症因子MIP1α（p=0.04）和IL-9（p=0.02）显著降低，而IL-8、IL-10和IL-6对二甲双胍的反应呈下降趋势（分别P=0.3、0.1、0.1）。IL-6、IL-8、IL-9和IL-10增加了STAT3的磷酸化，被认为是TME的致瘤性物质。

IsoPlexis单细胞分析揭示药物的抗癌作用机制

通过对单个细胞的分泌蛋白进行多重分析，研究人员可以确定治疗是如何改变细胞功能的，并可以深入了解治疗反应的分子机制。通过了解治疗方法如何驱动免疫细胞反应，研究人员可以开发更有效的治疗方法，改善实体肿瘤的治疗。IsoPlexis的单细胞分泌组解决方案为研究人员提供了一个平台，以更好地了解单细胞水平的细胞功能，加速研究并实现突破。