胰腺癌肝轉(zhuǎn)移新機制：巨噬細(xì)胞與成纖維細(xì)胞的 JAK/STAT 信號 “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，誘導(dǎo)肌成纖維細(xì)胞（myMAF）生成，其分泌的骨橋蛋白進一步塑造免疫抑制微環(huán)境，促進轉(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)移是一個多階段過程，涉及癌細(xì)胞從原發(fā)灶脫落、循環(huán)擴散和遠(yuǎn)端器官定植，而這一過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PDAC肝轉(zhuǎn)移中巨噬細(xì)胞的具體功能機制仍知之甚少。

該研究聚焦于PDAC最常見的轉(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)胞通過分泌顆粒蛋白前體激活肝星狀細(xì)胞（hStCs），進而誘導(dǎo)纖維化微環(huán)境形成，促進轉(zhuǎn)移性腫瘤生長的關(guān)鍵機制。這一發(fā)現(xiàn)不僅填補PDAC轉(zhuǎn)移機制的重要空白，還為開發(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)移但機制不明的臨床問題，通過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）顯著聚集并高表達顆粒蛋白前體；隨后通過實驗證實這些巨噬細(xì)胞通過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；進一步機制研究發(fā)現(xiàn)巨噬細(xì)胞招募依賴PI3Kγ信號通路，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)胞測序鑒定出了MAFs的四個亞群：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

研究人員通過免疫熒光染色驗證了vMAF、myMAF和iMAF三個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的分級表達進行原位檢測，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的腫瘤微環(huán)境。

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

研究人員前期研究發(fā)現(xiàn)富含膠原的ECM可促進癌癥進展，而myMAFs是其主要來源，且巨噬細(xì)胞耗竭能顯著減少myMAFs。研究人員通過進一步研究發(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GFAP-STAT3敲除小鼠模型和水飛薊bin藥理抑制實驗證實，STAT3缺失或抑制可減少myMAF活化、膠原沉積及肝轉(zhuǎn)移負(fù)荷，延長荷瘤小鼠生存期，表明巨噬細(xì)胞通過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、纖維化程度及αSMA+細(xì)胞中pSTAT3+細(xì)胞比例均顯著降低；通過三維培養(yǎng)系統(tǒng)進一步證實，巨噬細(xì)胞分泌的顆粒蛋白前體與癌細(xì)胞來源因子協(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

研究人員發(fā)現(xiàn)LIF作為癌細(xì)胞來源的關(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JAK/STAT通路誘導(dǎo)肝星狀細(xì)胞向pSTAT3+ myMAF表型轉(zhuǎn)化。體外實驗表明，LIF與顆粒蛋白前體共刺激可顯著誘導(dǎo)myMAF特征基因表達并促進癌細(xì)胞集落形成，而中和LIF或敲除LIFR可抑制該過程；體內(nèi)研究也證實，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的主要來源，抑制二者可減少肝轉(zhuǎn)移灶生長及纖維化。

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

研究人員通過LX2細(xì)胞發(fā)現(xiàn)顆粒蛋白前體通過C末端與Sortilin受體結(jié)合，增強Sortilin與LIFR的鄰近性，從而放大LIF誘導(dǎo)的JAK/STAT信號，促進pSTAT3+ myMAFs表型的誘導(dǎo)，該過程依賴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活化機制后，探究其促轉(zhuǎn)移功能，發(fā)現(xiàn)myMAF通過分泌骨膜蛋白（Postn）以STAT3依賴方式促進癌細(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STAT3條件性敲除小鼠（STAT3cKO）和STAT3藥理抑制劑（STAT3i）實驗證實，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)胞浸潤與活化，增強抗腫瘤免疫。機制上，癌細(xì)胞與巨噬細(xì)胞通過顆粒蛋白前體和LIF激活myMAFs，其分泌的骨膜蛋白促進癌細(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信號通路相互作用如何促進胰腺癌向肝臟的轉(zhuǎn)移。研究人員發(fā)現(xiàn)，這種跨細(xì)胞信號傳導(dǎo)在胰腺癌的肝轉(zhuǎn)移過程中起關(guān)鍵作用，尤其是在巨噬細(xì)胞和纖維細(xì)胞之間的JAK/STAT信號通路激活后，能夠促進腫瘤細(xì)胞的轉(zhuǎn)移和生長。這一發(fā)現(xiàn)為理解胰腺癌轉(zhuǎn)移機制提供了新的視角，并可能為開發(fā)針對該過程的治療策略提供潛在靶點。