良性应激抑制小鼠肝癌发展的机制研究及酪氨酸激酶家族功能演化的生物信息学分析

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心理社会应激一直被认为能够影响肿瘤的发展,但良性心理应激是否以及如何影响肿瘤的进展及相关治疗仍是未知。在本研究中我们利用丰富环境模型模拟良性心理应激,探究抑制小鼠肝癌发展的作用机制。首先构建小鼠肝癌细胞系Hepa1-6和H22皮下移植瘤模型来评估环境良性应激对小鼠肝癌发展的作用。接着通过体内实验运用相关中和抗体耗竭小鼠体内CD8+T、CD4+T淋巴细胞、肿瘤相关巨噬细胞(tumor-associated macrophage,TAM)和骨髓来源的抑制性细胞(Myeloid-derived suppressor cells,MDSCs),用CCL2中和抗体、β型肾上腺素受体(Beta adrenergic receptors,β-ARs)阻滞剂、6-羟基多巴胺(6-hydroxydopamine,6OHDA)和β-ARs激动剂来确认CCL2和β-ARs在良性应激抗肿瘤中的作用,并在体外实验用β-ARs激动剂处理人肝细胞/星状细胞类器官及小鼠肝癌细胞,最后联合PD-L1免疫疗法进行干预治疗。在我们的研究中发现环境良性应激可以抑制肝癌的发展,并能够重塑肿瘤组织中的免疫微环境(tumor microenvironment,TME),具体为:肿瘤内部浸润的CD8+T数目升高,MDSCs和TAM等免疫抑制性细胞明显减少;同时降低血清、肿瘤组织和免疫抑制性细胞的CCL2水平。进一步研究发现,敲除肿瘤来源和宿主来源的CCL2可以解除良性应激介导的抗肿瘤作用,良性应激发挥抑瘤作用需要通过CCL2/CCR2通路信号传导。此外,良性应激适度升高了外周血中的去甲肾上腺素和肾上腺素水平,激活外周SNS/β-ARs,进而抑制CCL2的表达及重塑肿瘤组织的免疫微环境从而到达更好的免疫治疗。最后,我们发现良性应激可以增敏PD-L1的免疫治疗,并增加了肿瘤特异性T细胞的浸润和免疫应答。总体而言,我们确定环境良性应激可通过一种外周神经-内分泌-免疫途径:SNS/β-ARs-CCL2轴来发挥抗肿瘤作用。酪氨酸激酶(tyrosine kinases,TKs)家族参与的酪氨酸磷酸化信号转导是整个后生动物中为数不多的保守信号转导途径之一,主要涉及多细胞生物的调控过程,包括组织分化、生长发育、免疫应答、细胞粘附、运动和凋亡等。更为重要的是,TKs家族中的约半数成员的突变或过表达与肿瘤的发生进展相关。我们结合进化分析和数据挖掘对TKs家族的基序及结构域组成、多个后生物种进行系统发育分析并对ABL亚家族进行功能分化研究和运用公共数据库在泛癌中寻找突变位点及预后关系。分析发现TKs的系统发育位置与核心结构域序列是一致的,但亚家族间的结构复杂;结构域基序组成以及结构域组成的差异反映了TKs家族之间蛋白功能的多样性。在对31个后生动物的TKs进行系统发育分析后发现TKs家族的功能保守性及种系特异性扩张:在亚家族种类上倾向于进化保守,并发生种系特异性扩增;一些物种(如电鳗)在进化过程中可能通过创建具有不同结构的TK成员来实现TKs独特的多样化并与其特定的组织功能有关。通过对ABL亚家族进行功能分化和肿瘤数据挖掘分析发现两基因发生显著的I型功能分化,并分别对两基因预测了3个与功能分化相关的氨基酸位点。此外,我们分析ABL成员在泛癌中的突变情况,发现ABL1发生与血液系统肿瘤相关的融合突变,而ABL2突变则主要发生在实体瘤中;还发现ABL2的高表达与肾乳头状细胞癌患者的不良预后有关。本研究利用生物信息学的系统发育分析探究TKs的保守性与功能多样性,功能分化分析预测与功能分化有关的氨基酸位点,为寻找肿瘤药物设计、肿瘤相关的突变及预后靶标提供一定的理论依据。
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