胰腺癌肝轉(zhuǎn)移新機(jī)制：巨噬細(xì)胞與成纖維細(xì)胞的 JAK/STAT 信號(hào) “串?dāng)_“

朋友們，今天要帶大家探索一篇雜志《Nature communications》

影響因子：15.7

期刊ISSN：2041-1723

分區(qū)：中科院1 區(qū)，且為 TOP 期刊。

發(fā)文量：10926/年（2024年）

自引率：3.40%

審稿速度：平均審稿周期約1個(gè)月

下面這篇文章就發(fā)表在《Nature communications》上：

文章標(biāo)題：Macrophage-fibroblast JAK/STAT dependent crosstalk promotesliver metastatic outgrowth in pancreatic cancer

發(fā)表時(shí)間：2024 年

核心內(nèi)容：研究發(fā)現(xiàn)胰腺癌肝轉(zhuǎn)移中，巨噬細(xì)胞通過(guò)分泌顆粒蛋白前體，與癌細(xì)胞分泌的白血病抑制因子協(xié)同激活成纖維細(xì)胞的 JAK/STAT3 信號(hào)，誘導(dǎo)肌成纖維細(xì)胞（myMAF）生成，其分泌的骨橋蛋白進(jìn)一步塑造免疫抑制微環(huán)境，促進(jìn)轉(zhuǎn)移，并且阻斷該通路可抑制轉(zhuǎn)移。

一、 研究背景

胰腺導(dǎo)管腺癌（PDAC）是一種高度致命的惡性腫瘤，其侵襲性轉(zhuǎn)移特性是導(dǎo)致患者預(yù)后極差的主要原因。大多數(shù)患者在確診時(shí)已出現(xiàn)不可切除的轉(zhuǎn)移性病灶，且即使手術(shù)切除后仍有超過(guò)60%的患者在兩年內(nèi)發(fā)生肝轉(zhuǎn)移復(fù)發(fā)。轉(zhuǎn)移是一個(gè)多階段過(guò)程，涉及癌細(xì)胞從原發(fā)灶脫落、循環(huán)擴(kuò)散和遠(yuǎn)端器官定植，而這一過(guò)程的成功高度依賴于腫瘤微環(huán)境中基質(zhì)細(xì)胞的支持，特別是巨噬細(xì)胞的作用。然而，目前對(duì)PDAC肝轉(zhuǎn)移中巨噬細(xì)胞的具體功能機(jī)制仍知之甚少。

該研究聚焦于PDAC最常見(jiàn)的轉(zhuǎn)移靶器官——肝臟，發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)移灶中富含巨噬細(xì)胞和活化的肌成纖維細(xì)胞。研究揭示了巨噬細(xì)胞通過(guò)分泌顆粒蛋白前體激活肝星狀細(xì)胞（hStCs），進(jìn)而誘導(dǎo)纖維化微環(huán)境形成，促進(jìn)轉(zhuǎn)移性腫瘤生長(zhǎng)的關(guān)鍵機(jī)制。這一發(fā)現(xiàn)不僅填補(bǔ)PDAC轉(zhuǎn)移機(jī)制的重要空白，還為開(kāi)發(fā)靶向顆粒蛋白前體或巨噬細(xì)胞招募的新型治療策略提供了理論依據(jù)，有望改善PDAC患者的臨床預(yù)后。

二、 研究思路

首先研究人員基于PDAC易發(fā)生肝轉(zhuǎn)移但機(jī)制不明的臨床問(wèn)題，通過(guò)小鼠模型和臨床樣本分析發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)移灶中巨噬細(xì)胞（MAMs）顯著聚集并高表達(dá)顆粒蛋白前體；隨后通過(guò)實(shí)驗(yàn)證實(shí)這些巨噬細(xì)胞通過(guò)分泌顆粒蛋白前體激活肝星狀細(xì)胞（hStCs），促使后者分泌骨膜蛋白等基質(zhì)蛋白形成促轉(zhuǎn)移的纖維化微環(huán)境；進(jìn)一步機(jī)制研究發(fā)現(xiàn)巨噬細(xì)胞招募依賴PI3Kγ信號(hào)通路，而阻斷該通路或敲除顆粒蛋白前體均可顯著抑制轉(zhuǎn)移；最終提出靶向巨噬細(xì)胞-顆粒蛋白前體-hStCs軸可能是治療PDAC肝轉(zhuǎn)移的新策略，為臨床轉(zhuǎn)化提供理論依據(jù)。

三、 研究結(jié)果

1. 轉(zhuǎn)移相關(guān)巨噬細(xì)胞調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)移性PDAC中的成纖維細(xì)胞異質(zhì)性

研究人員通過(guò)免疫熒光染色和Pdgfrb-GFP小鼠模型，發(fā)現(xiàn)PDAC肝轉(zhuǎn)移中PDGFRβ+間充質(zhì)細(xì)胞與CD68+巨噬細(xì)胞增多；耗竭巨噬細(xì)胞后，轉(zhuǎn)移相關(guān)巨噬細(xì)胞減少65%，轉(zhuǎn)移負(fù)荷和肝纖維化降低；單細(xì)胞測(cè)序鑒定出了MAFs的四個(gè)亞群：vMAFs、myMAFs、iMAFs和cycMAFs，其中myMAFs占比43%，耗竭巨噬細(xì)胞后豐度下降至19%，且myMAFs、vMAFs和cycMAFs起源于肝星狀細(xì)胞，iMAFs起源于成纖維細(xì)胞。

2. 轉(zhuǎn)錄和空間上多樣化的MAF群體在PDAC肝轉(zhuǎn)移中共同存在

研究人員通過(guò)免疫熒光染色驗(yàn)證了vMAF、myMAF和iMAF三個(gè)MAF亞群在小鼠和人類PDAC肝轉(zhuǎn)移中的保守存在，利用α-SMA、PDGFRα和CD34的分級(jí)表達(dá)進(jìn)行原位檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)vMAFs位于腫瘤血管附近，myMAFs存在于血管化較少區(qū)域，且巨噬細(xì)胞耗竭會(huì)使vMAFs增多、myMAFs減少，將纖維化微環(huán)境從典型的富含膠原的促纖維增生狀態(tài)重塑為血管化逐漸增強(qiáng)的腫瘤微環(huán)境。

3. myMAFs 促進(jìn)肝轉(zhuǎn)移，其促轉(zhuǎn)移功能依賴于 JAK/STAT 信號(hào)傳導(dǎo)通路的激活

研究人員前期研究發(fā)現(xiàn)富含膠原的ECM可促進(jìn)癌癥進(jìn)展，而myMAFs是其主要來(lái)源，且巨噬細(xì)胞耗竭能顯著減少myMAFs。研究人員通過(guò)進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，JAK/STAT通路抑制因子Socs3在myMAFs中顯著下調(diào)，該通路在30%的αSMA+細(xì)胞中激活并主要富集于myMAFs。通過(guò)GFAP-STAT3敲除小鼠模型和水飛薊bin藥理抑制實(shí)驗(yàn)證實(shí)，STAT3缺失或抑制可減少myMAF活化、膠原沉積及肝轉(zhuǎn)移負(fù)荷，延長(zhǎng)荷瘤小鼠生存期，表明巨噬細(xì)胞通過(guò)JAK/STAT通路參與了促腫瘤性myMAFs積累，靶向該通路可阻斷其促轉(zhuǎn)移功能。

4. 顆粒蛋白前體與癌細(xì)胞衍生因子的共刺激可促進(jìn)myMAF的活化

研究發(fā)現(xiàn)JAK/STAT是myMAF活化的關(guān)鍵通路，為探究巨噬細(xì)胞如何在肝星狀細(xì)胞中激活該通路，研究人員構(gòu)建了攜帶野生型或缺乏顆粒蛋白前體（Grn?/?）骨髓的嵌合小鼠，發(fā)現(xiàn)Grn?/?骨髓小鼠轉(zhuǎn)移灶生長(zhǎng)、纖維化程度及αSMA+細(xì)胞中pSTAT3+細(xì)胞比例均顯著降低；通過(guò)三維培養(yǎng)系統(tǒng)進(jìn)一步證實(shí)，巨噬細(xì)胞分泌的顆粒蛋白前體與癌細(xì)胞來(lái)源因子協(xié)同作用，可誘導(dǎo)肝星狀細(xì)胞向myMAF表型轉(zhuǎn)化，結(jié)果表明，巨噬細(xì)胞來(lái)源的顆粒蛋白前體在myMAF活化中起到關(guān)鍵作用。

5. 中和癌細(xì)胞衍生的白血病抑制因子（LIF）可抑制pSTAT3+ myMAFs的活化并阻止轉(zhuǎn)移灶生長(zhǎng)

研究人員發(fā)現(xiàn)LIF作為癌細(xì)胞來(lái)源的關(guān)鍵因子，與巨噬細(xì)胞分泌的顆粒蛋白前體協(xié)同作用，通過(guò)JAK/STAT通路誘導(dǎo)肝星狀細(xì)胞向pSTAT3+ myMAF表型轉(zhuǎn)化。體外實(shí)驗(yàn)表明，LIF與顆粒蛋白前體共刺激可顯著誘導(dǎo)myMAF特征基因表達(dá)并促進(jìn)癌細(xì)胞集落形成，而中和LIF或敲除LIFR可抑制該過(guò)程；體內(nèi)研究也證實(shí)，腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞和癌細(xì)胞分別是顆粒蛋白前體和LIF的主要來(lái)源，抑制二者可減少肝轉(zhuǎn)移灶生長(zhǎng)及纖維化。

6. 顆粒蛋白前體與Sortilin的結(jié)合可增強(qiáng)Sortilin-LIFR-的鄰近性，從而導(dǎo)致肝星狀細(xì)胞中STAT3的過(guò)度激活

研究人員通過(guò)LX2細(xì)胞發(fā)現(xiàn)顆粒蛋白前體通過(guò)C末端與Sortilin受體結(jié)合，增強(qiáng)Sortilin與LIFR的鄰近性，從而放大LIF誘導(dǎo)的JAK/STAT信號(hào)，促進(jìn)pSTAT3+ myMAFs表型的誘導(dǎo)，該過(guò)程依賴Sortilin介導(dǎo)的顆粒蛋白前體攝取及脂筏聚類介導(dǎo)的信號(hào)集中。

7. STAT3激活myMAFs分泌骨橋蛋白（Spp1），而Spp1又繼而支持免疫抑制性巨噬細(xì)胞的功能

研究人員在明確pSTAT3+ myMAF活化機(jī)制后，探究其促轉(zhuǎn)移功能，發(fā)現(xiàn)myMAF通過(guò)分泌骨膜蛋白（Postn）以STAT3依賴方式促進(jìn)癌細(xì)胞增殖，還能分泌骨橋蛋白（OPN）誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞向免疫抑制表型極化，且癌細(xì)胞也可表達(dá)OPN協(xié)同塑造免疫抑制微環(huán)境，此外KPC細(xì)胞衍生的巨噬細(xì)胞集落刺激因子（mCSF）等其他因子也參與其中，揭示了癌細(xì)胞、成纖維細(xì)胞和巨噬細(xì)胞間的復(fù)雜互作促進(jìn)轉(zhuǎn)移微環(huán)境形成。

8. myMAF 在轉(zhuǎn)移性 PDAC 中以 STAT3 依賴性方式編排免疫抑制微環(huán)境

研究人員通過(guò)STAT3條件性敲除小鼠（STAT3cKO）和STAT3藥理抑制劑（STAT3i）實(shí)驗(yàn)證實(shí)，肝星狀細(xì)胞中STAT3缺失或抑制可減少免疫抑制性YM1+巨噬細(xì)胞，增加CD8+ T細(xì)胞浸潤(rùn)與活化，增強(qiáng)抗腫瘤免疫。機(jī)制上，癌細(xì)胞與巨噬細(xì)胞通過(guò)顆粒蛋白前體和LIF激活myMAFs，其分泌的骨膜蛋白促進(jìn)癌細(xì)胞增殖，分泌的骨橋蛋白誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞向免疫抑制表型極化，形成利于PDAC肝轉(zhuǎn)移的微環(huán)境。

四、 總結(jié)

該研究探討了巨噬細(xì)胞與纖維細(xì)胞之間的JAK/STAT信號(hào)通路相互作用如何促進(jìn)胰腺癌向肝臟的轉(zhuǎn)移。研究人員發(fā)現(xiàn)，這種跨細(xì)胞信號(hào)傳導(dǎo)在胰腺癌的肝轉(zhuǎn)移過(guò)程中起關(guān)鍵作用，尤其是在巨噬細(xì)胞和纖維細(xì)胞之間的JAK/STAT信號(hào)通路激活后，能夠促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的轉(zhuǎn)移和生長(zhǎng)。這一發(fā)現(xiàn)為理解胰腺癌轉(zhuǎn)移機(jī)制提供了新的視角，并可能為開(kāi)發(fā)針對(duì)該過(guò)程的治療策略提供潛在靶點(diǎn)。