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《科学·信号》:科学家发现“癌王”转移关键因子

来源:奇点糕 2022-09-02 17:40

胰腺导管腺癌恶性程度极高,其5年生存率不超过10%[1],被称为“癌中之王”,这与胰腺癌早期诊断困难、复发转移能力强的特点密不可分。

胰腺导管腺癌恶性程度极高,其5年生存率不超过10%[1],被称为“癌中之王”,这与胰腺癌早期诊断困难、复发转移能力强的特点密不可分。而胰腺癌的这些特征都源于其独特的肿瘤微环境-致密的基质(80%由成纤维细胞组成)[2]。

 

此外,癌细胞的生长、入侵和转移严重依赖于癌细胞与微环境中细胞的双向交流,这种交流主要涉及到肿瘤微环境中癌细胞和基质细胞内可溶性因子的分泌,细胞外囊泡在这种交流中起到关键作用 [3]。

 

成纤维细胞(CAFs)衍生的细胞外囊泡对胰腺癌侵袭转移、化疗耐药起到重要作用,由此可见,破译驱动CAF衍生的细胞外囊泡生产、运输、释放和吸收的分子机制至关重要。研究团队前期发现在胰腺癌微环境中,CAF衍生的细胞外囊泡可促进胰腺癌细胞的侵袭性,而这种效应取决于CAF衍生的囊泡上是否存在膜联蛋白A6 (ANXA6) [4]。因此,明确ANXA6阳性的CAF衍生囊泡在胰腺癌微环境中内化的机制对于克服“胰腺癌转移”这一临床难题显得尤为重要。

 

近日,法国马赛癌症研究中心的Richard Tomasini教授在Science Signaling上发表了这一领域的研究成果[5]。研究人员发现,细胞表面糖蛋白CD9介导了ANXA6阳性细胞外囊泡的摄取,且CD9可成为预测胰腺癌不良预后的生物标志物。

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ANXA6阳性的CAF衍生囊泡增加了胰腺癌细胞对其的摄取,这是胰腺癌具备高侵袭性的主要原因。基于此,研究人员通过分离出胰腺癌肿瘤组织中原代CAFs,并在病理生理情况下进行培养,同时敲减ANXA6,随后利用蛋白组学的方法鉴定CAF中受ANXA6调控且与其相互作用的蛋白,并鉴定出关键靶点:CD9 。

 

那CD9是否与胰腺癌的转移和预后有关呢?

 

研究人员通过大规模的临床样本分析(n=951)发现CD9在胰腺癌患者中高表达,尤其是在更具有侵袭性的胰腺癌亚型——鳞状细胞癌中显著上调,其高表达象征了更差AJCC分期及总生存率。因此,CD9可以作为诊断胰腺癌预后不良的生物标志物。

 

CD9可以作为胰腺癌转移的预后标志,那这种侵袭相关性是否与其微环境中细胞外囊泡交流有关呢?因此,研究人员提出假设:CD9与ANXA6形成复合物,并参与CAF衍生的细胞外囊泡摄取,从而增强胰腺癌的侵袭性。

 

不出所料,CD9确实是胰腺癌肿瘤微环境中的关键调控因子,且CD9在胰腺癌小鼠模型中呈现明显的富集,而这种富集以成纤维细胞处为著。当胰腺癌细胞与CAFs共培养时,CD9的mRNA水平上调25.6倍。因此,CD9在胰腺癌肿瘤微环境中的CAFs中显著富集,并且在病理生理培养条件下得到增强。

CD9在CAFs中显著富集,且与ANXA6相互作用,那是否与胰腺癌摄取CAF衍生的ANXA6+细胞外囊泡有关呢?

 

为评估CD9是否在胰腺癌细胞对CAF衍生的ANXA6+细胞外囊泡内化中具有直接作用,研究人员将细胞外囊泡与CD9阻断抗体共孵育,发现CD9阻断抗体预孵育降低了正常成纤维细胞衍生细胞外囊泡的摄取,尤其减少了胰腺癌细胞对细胞外囊泡的摄取,表明CD9在胰腺癌摄取细胞外囊泡的过程中扮演重要角色。

 

CAF衍生的细胞外囊泡摄取与受体胰腺癌细胞的侵袭性密切相关,研究人员同时通过CD9阻断性抗体共孵育,细胞外囊泡诱导的胰腺癌转移率降低了约30%,且表现出了明显的临床相关性。

 

基于以上数据,研究人员得出CD9在胰腺癌微环境中的CAF中显著富集,并可促进CAFs衍生的ANXA6+细胞外囊泡的内化,进而促进胰腺癌细胞转移。那CD9促进这种侵袭性表型的机制是什么呢?

 

细胞内信号阵列试剂盒为研究细胞信号通路调控提供了极大的便利,利用这一强大的工具,研究人员发现摄取CAF衍生的ANXA6+细胞外囊泡后,胰腺癌细胞中p38丝裂原活化蛋白激酶 (MAPK) 通路活化水平显著上调,而CAF衍生的ANXA6–细胞外囊泡孵育并没有导致p38 MAPK激活。

 

此外,在ANXA6+的细胞外囊泡中敲减ANXA6并没有导致MAPK通路的激活,且CD9阻断性抗体也诱导了相同的效果。那摄取CAF衍生的细胞外囊泡后p38 MAPK激活是否会导致细胞迁移能力增强呢?

 

研究人员通过两种p38 MAPK抑制剂(SB203580 和 SB202190)进行干预,发现细胞外囊泡诱导的受体胰腺癌细胞中p38 MAPK的活化被显著抑制,且CAF衍生的ANXA6+CD9+的细胞外囊泡并不会诱导胰腺癌细胞迁移。

 

这项研究鉴定出与CAF介导胰腺癌转移相关的关键蛋白CD9,并发现了细胞外囊泡内化促进胰腺癌微环境改变并促进转移的机制。

越来越多的证据证明细胞外囊泡这种细胞间通讯方式对肿瘤生物学行为影响巨大,近年来的研究也证明了细胞外囊泡在胰腺癌肿瘤微环境中的关键作用,但由于具体机制不明,通过细胞外囊泡转化研究的方式研发抑制胰腺癌转移的策略也屡屡碰壁。

 

在这种大环境下,这项研究发现了胞外囊泡影响胰腺癌转移的关键靶点CD9,基于此靶点,阐明了胰腺癌微环境中CAF衍生的细胞外囊泡通过激活p38 MAPK通路介导胰腺癌转移的分子机制,并通过CD9特异性阻断抗体和p38 MAPK抑制剂有效抑制了胰腺癌转移的能力。由此可见,进一步优化CD9特异性阻断抗体与p38 MAPK化学抑制剂的使用或许可成为抑制胰腺癌转移的新型靶向治疗策略。

参考文献

1. Rahib L, Smith BD, Aizenberg R, et al. Projecting cancer incidence and deaths to 2030: the unexpected burden of thyroid, liver, and pancreas cancers in the United States. Cancer Res. 2014 Jun 1;74(11):2913-21. doi: 10.1158/0008-5472.CAN-14-0155.

2. Neesse A, Bauer CA, Öhlund D, et al. Stromal biology and therapy in pancreatic cancer: ready for clinical translation? Gut. 2019 Jan;68(1):159-171. doi: 10.1136/gutjnl-2018-316451.

3. Greening DW, Gopal SK, Xu R, et al. Exosomes and their roles in immune regulation and cancer. Semin Cell Dev Biol. 2015 Apr;40:72-81. doi: 10.1016/j.semcdb.2015.02.009.

4. Leca J, Martinez S, Lac S, et al. Cancer-associated fibroblast-derived annexin A6+ extracellular vesicles support pancreatic cancer aggressiveness. J Clin Invest. 2016 Nov 1;126(11):4140-4156. doi: 10.1172/JCI87734.

5. Nigri J, Leca J, Tubiana SS, et al. CD9 mediates the uptake of extracellular vesicles from cancer-associated fibroblasts that promote pancreatic cancer cell aggressiveness. Sci Signal. 2022 Aug 2;15(745):eabg8191. doi: 10.1126/scisignal.abg8191.

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