靶向异质性的肿瘤相关成纤维细胞抑制结直肠癌转移

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背景与目的:结直肠癌(CRC)是临床上最常见的恶性肿瘤之一,近年来在我国普通人群中,结直肠癌的发病率有逐渐增高的趋势。转移频率的增加导致CRC患者的预后不良。据估计,50%-60%的CRC患者可能有转移;转移性CRC患者的5年总生存率仅为13.3%。肿瘤相关成纤维细胞(CAFs)是促进结直肠癌转移的关键因素之一,但CAFs的异质性决定了其通过不同方向促进转移。肌纤维母细胞(myCAF)通过释放胶原和胶原酶重塑肿瘤微环境,为在肿瘤细胞的转移提供了外界条件。但是尝试直接靶向myCAFs的标志物α-平滑肌肌动蛋白(α-SMA),虽可以提升小鼠模型生存期和患者肿瘤生长减少但是个体差异较大,而且在另外的研究中表明,通过泛标去广泛消耗CAFs导致小鼠存活率的降低。通过最新的研究我们发现,存在一个CAFs亚群,高表达炎症因子但是α-SMA低表达,该亚群通过炎症因子促进了肿瘤细胞转移,根据其特征将其定义为炎症癌相关成纤维细胞(iCAF)。但是iCAF恰恰在抗纤维化治疗中被忽视,大量的α-SMA泛标志物的抗纤维化治疗反而给iCAF提供了更好的增殖环境。所以针对CAF异质性的相关治疗变得尤为重要。但是尚没有方案去解决这个问题。导致CAFs异质性的关键因素是不同CAF亚型间信号通路激活的不同,这不仅维持了其表型,而且保证了促进CAFs肿瘤转移的功能,本研究拟探讨:(1)结直肠癌CAFs促进肿瘤转移是否存在功能异质性;(2)结直肠癌CAFs的异质性是否由不同信号通路决定;(3)抑制信号通路是否可阻断CAFs的促转移效应。方法:提取原代CAFs,通过Transwell实验、蛋白质免疫印迹技术(WB)、Elisa实验、RT-q PCR、鬼笔环肽、胶原收缩、明胶酶谱观察CAFs的功能异质性。通过转录组测序确定不同亚型CAFs中激活信号通路差异,并运用WB实验、免疫荧光实验(IF)、RT-q PCR进行验证。选取信号通路抑制剂进行体外实验,观察CAFs的功能改变。采用脾注射肝转移小鼠模型进行体内实验,观察化疗药物联用信号通路抑制剂对于CAFs的促转移功能的调节。结果:(1)结直肠癌中CAFs促进肿瘤细胞转移存在功能异质性,一类CAFs通过分泌细胞因子促进肿瘤细胞转移,一类CAFs通过分泌胶原酶和胶原重塑TME。(2)iCAF通过激活JAK/STAT3信号通路促进肿瘤转移。(3)myCAF通过激活TGF-β/SMAD信号通路促进肿瘤转移。(4)JAK/STAT3信号通路抑制剂可阻断iCAF的促转移效应。(5)TGF-β/SMAD信号通路可阻断myCAF的促转移效应。结论:我们通过原代CAFs的提取和功能相关的实验证明了,CAFs可以存进结直肠癌细胞的侵袭和转移,有趣的是CAFs存在功能异质性。并且通过转录组测序证明了CAFs在结直肠癌中的分化和转移促进作用是通过激活其自身的信号通路来决定的。iCAF激活JAK-STAT3信号通路,而MyCAF激活TGF-β/Smad信号通路。最后通过动物实验我们佐证了体外实验的猜想。因此我们提出通过其生物标志物确定结直肠癌中CAFs的亚型后,适当的信号通路抑制剂可被用于辅助化疗。
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