深度解析！成纤维细胞调节肿瘤形成的分子机制！

2020年5月27日 讯 /生物谷BIOON/ --近日，一项刊登在国际杂志Nature Reviews Cancer上题为“Fibroblasts orchestrate tumour initiation”的研究报告中，研究人员分析了成纤维细胞调节机体肿瘤发生的分子机制。

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结直肠癌（CRCs，colorectal cancers）起源于肠道隐窝（intestinal crypts）中的上皮干细胞，但研究人员并不清楚周围间质细胞是否能够促进肿瘤发生，研究者Roulis等人对小鼠进行单细胞RNA测序（scRNA-seq）来分析肠道间质细胞的特征，结果他们发现，肠道隐窝中存在一种罕见的成纤维细胞群，其或能以一种旁分泌的方式来促进肠道肿瘤的发生。

研究者通过scRNA-seq识别出了多个成纤维细胞群，对这些细胞进行相关的通路分析结构表明，两种亚群细胞中存在花生四烯酸的富集，而且该通路与结直肠癌发生强烈相关，抑制该通路中名为PTGS2（prostaglandin-endoperoxide synthase 2，前列腺素-内过氧化物合酶2，也称为环氧合酶2（COX2））的酶类的表达就能有效抑制结直肠癌发生，但目前研究人员并不清楚其中的分子机制。对小鼠肠道的免疫染色结果显示，PTGS2水平较高的成纤维细胞群之一就是肌肉层中名为Cajal细胞的细胞群，第二种则是一种肠道隐窝中干细胞区域附近的罕见细胞亚群，研究者将这类细胞称之为罕见隐窝PTGS2成纤维细胞（RPPFs）。

对小鼠进行成纤维细胞的Ptgs2特异性敲除结果表明，成纤维细胞是肠道中PTGS2的主要来源，为了确定该通路在肿瘤形成过程中扮演的关键角色，研究者将ApcMin/+小鼠（会自发产生肠道肿瘤）与成纤维细胞中缺失Ptgs2的小鼠进行杂交，这些ApcMin/+；Ptgs2Δfibr小鼠就会表现出肿瘤形成的减少，但形成的肿瘤大小并没有什么差异，这就表明成纤维细胞中PTGS2对于肿瘤开端（并非生长）非常重要。研究者利用另外两种小鼠模型也观察到了相似的结果，一种是在ApcMin/+小鼠中诱导Ptgs2在成纤维细胞中的表达，另一个是通过在Ptgs2Δfibr小鼠中注射诱变剂氧化偶氮甲烷来驱动肠道肿瘤的形成。

脂质组学分析结果表明，与对照小鼠相比，Ptgs2Δfibr小鼠机体肠道中前列腺素E2（PGE2）和前列腺素l2（PGI2）的分泌量会减少，因此PGE2或许扮演着促进肿瘤生成的角色，研究者就推测，成纤维细胞衍生的PGE2或许在小鼠模型肠道肿瘤发生过程中扮演着重要角色。为了深入分析PGE2的关键角色，研究者将来自野生型小鼠机体中的肠道隐窝组织在外源性PGE2存在的情况下置于类器官生长培养基（OGM）中培养，这就会促进球状体的生长而并非典型的具有隐秘结构的芽殖类器官生长，这也揭示了缺乏分化和增加干细胞样形成的产生。

研究者指出，肠道上皮细胞中PGE2的关键受体是PTGER4，而在PGE2存在的情况下，肠道上皮细胞中缺失Ptger4的隐窝OGM培养物(Ptger4ΔIEC)依然会保持分化状态；类似地，当对照组（不含Ptger4ΔIEC隐窝）与OGM中的成纤维细胞共培养时，球状体就会生长，scRNA-seq结果就支持了上皮细胞中干细胞功能的增加来通过PTGER4对信号响应，更为重要的是，这一途径诱导细胞群体的扩张，使其作为储备干细胞（RSCs）来发挥功能。

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PTGER4的激活会诱导YAP1靶向基因的转录，而当OGM中存在成纤维细胞时，从肠道隐窝（Yap1ΔIEC隐窝）中剔除Yap1或会抑制球状体的形成，此外，在Yap1ΔIEC隐窝和成纤维细胞的共培养物中，RSC的扩张会被阻断；利用PGE2刺激野生型类器官培养物或会诱导YAP1去磷酸化、核转位及下游转录过程，这些都能通过PTGER4抑制剂被阻断。研究者还在ApcMin/+小鼠的早期腺瘤中观察到了YAP1的核定位，以及表达SCA1（RSC的一个标志物及YAP1的靶向基因）的细胞群体的扩张现象。而这些在ApcMin/+；Yap1ΔIEC小鼠或ApcMin/+；Ptger4ΔIEC小鼠中均未观察到，而且这些小鼠也会产生较少的肿瘤，与研究者早期进行研究的小鼠模型一样，少数形成的肿瘤并没有减少生长，这就再次提示了肿瘤的开始，但并不是生长，而且其会受到这一途径的影响。

研究者表示，从正常人类结肠组织中分离出的隐窝类器官培养物会在PGE2存在的情况下形成球状体细胞，而这会被PTGER4抑制剂所阻断，此外，对来自结直肠癌肿瘤患者的组织进行YAP1的免疫染色结果提示，YAP1是肿瘤的核心，但其与正常组织并无关系。最后研究者表示，本文研究揭示了一种成纤维细胞驱动的分子通路如何引发肿瘤的发生，由于COX2抑制剂毒性已经能够抑制其在癌症预防过程中的使用，而且目前研究者能够获得PTGER4抑制剂，因此他们非常感兴趣研究是否PTGER4抑制剂能用于抑制结直肠癌的发生。（生物谷Bioon.com）

参考资料：

Seton-Rogers, S. Fibroblasts orchestrate tumour initiation. Nat Rev Cancer 20, 301 (2020). doi：10.1038/s41568-020-0264-z