目前大量研究表明肿瘤中的巨噬细胞具有促肿瘤作用，但关于肿瘤浸润巨噬细胞的来源及调控机制尚不明确。肿瘤中单核来源的巨噬细胞与正常肺脏组织驻留巨噬细胞相比，均上调IL-4信号。本研究揭示骨髓中IL-4信号轴驱动促肿瘤髓系细胞分化的新机制。TR-FRET IL-4/IL-4Rα试剂盒可用于定量检测IL-4与受体的结合活性，为研究该信号轴在髓系造血调控中的作用提供技术工具。
研究者利用Il4raΔMs4a3工具小鼠，在GMP细胞中特异性敲除IL-4Rα，尾静脉注射肿瘤细胞后，发现肺脏中浸润的单核来源巨噬细胞减少，肺肿瘤负荷下降，抗肿瘤的T细胞和自然杀伤细胞增加。与之对比，共同单核细胞前体细胞和粒细胞前体中敲除IL-4R信号对肿瘤大小无影响，表明IL-4Rα信号主要在骨髓中早期髓系前体GMP阶段发挥作用。TR-FRET IL-4/IL-4Rα试剂盒可用于检测不同髓系前体细胞表面IL-4受体的表达水平和结合活性，验证这一阶段特异性。
荷瘤小鼠骨髓中GMP细胞呈现2倍扩增，而Ms4a3敲除IL-4Rα小鼠的GMP数量恢复正常。检测IL-4Rα信号活化的标志pSTAT6发现，骨髓是非小细胞肺癌中IL-4Rα信号传导的主要部位。转输实验进一步证实IL-4Rα信号能够控制单核细胞分化。添加稳定IL-4半衰期的IL-4c后，骨髓单核细胞分化增强，M2极化相关基因表达增加，细胞毒性相关基因表达下调。这些结果表明骨髓局部IL-4信号在促肿瘤髓系造血中发挥核心调控作用。
利用IL-4报告基因小鼠发现，骨髓中主要是嗜酸性粒细胞和嗜碱性粒细胞产生IL-4。肿瘤小鼠肺脏中存在嗜酸性粒细胞，而嗜碱性粒细胞几乎检测不到。为排除肺脏的直接影响，研究者进行了嗜碱性粒细胞清除实验，发现清除后肿瘤缩小，肺脏中单核细胞、单核来源巨噬细胞及骨髓中GMP细胞均减少。这一发现揭示了骨髓中2型粒细胞作为IL-4来源在促肿瘤髓系造血中的关键作用。TR-FRET技术可应用于检测不同刺激条件下嗜碱性粒细胞IL-4分泌水平的变化。
研究者进一步探究肿瘤如何调控嗜碱性粒细胞产生IL-4。通过多重细胞因子检测，从肿瘤上清中发现多种细胞因子协同促进骨髓嗜碱性粒细胞产生IL-4。这些因子包括IL-18、VEGF-A、IL-6、IL-1α、IL-7、CCL3、IL-15和GM-CSF。这一发现揭示了肿瘤通过分泌可溶性因子远程调控骨髓中IL-4产生的分子机制，建立了肿瘤与骨髓造血之间的信号联系。
在小鼠肺脏肿瘤模型中验证了IL-4抗体与PD-L1联合治疗具有协同效果后，研究者对非小细胞肺癌患者进行了IL-4Rα阻断抗体与PD-1/PD-L1免疫检查点联合治疗的1期临床研究。发现联合治疗后，患者外周血单核细胞比例及数量下降，效应CD8阳性T细胞和浆细胞比例增加，循环粒细胞受影响较小。肺穿刺组织分析显示，肺脏组织中浸润的CD8阳性T细胞、活化的树突状细胞和B细胞增加。长期追踪发现，联合治疗后患者PET扫描显示肺脏肿瘤接近完全缓解。TR-FRET IL-4/IL-4Rα试剂盒可用于筛选能够阻断IL-4与受体结合的抗体分子，评估其结合亲和力和特异性。
本研究创新性地提出肿瘤通过细胞因子作用于骨髓中嗜酸性粒细胞和嗜碱性粒细胞，使其产生IL-4，进而作用于GMP细胞的IL-4Rα，驱动其分化为促肿瘤的单核来源髓系细胞。与多数研究集中在肿瘤原位髓系细胞如何促进肿瘤不同，本研究重点关注髓系细胞的来源，从上游阻断促肿瘤髓系细胞的产生。TR-FRET技术作为研究IL-4/IL-4Rα相互作用的定量检测工具，在阐明该信号轴作用机制和筛选相关调控分子中具有重要应用价值。未来研究将进一步探索靶向IL-4/IL-4Rα信号轴与其他免疫治疗策略的协同效应，为肿瘤免疫治疗提供新思路。
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