本文选自CANCER DISCOVERY,2016年的老文章了,就给大家讲讲说的什么玩意儿吧。
摘要:前列腺癌细胞与浸润性免疫细胞之间的信号转导机制可能为新的治疗方法提供新的思路。在这里,利用一个由Pten和Smad4缺失驱动的前列腺癌模型,我们确定多形核髓源性抑制细胞(MDSC)是主要的浸润免疫细胞类型,MDSCs的缺失阻碍了进展。采用一种新的双报告前列腺癌模型,上皮细胞和间质转录组学分析证实CXCL5是一种肿瘤分泌的趋化因子,可以吸引表达CXCR2的骨髓间充质干细胞,相应地,药物抑制CXCR2阻碍了肿瘤的进展。综合分析发现,过度激活的Hippo-Y-AP信号通过Y-AP-TEAD复合体驱动癌细胞CXCL5上调,并促进MDSC的募集。临床病理学研究显示,在一组前列腺肿瘤中Y-AP1上调和激活,并且在原发性前列腺肿瘤标本中Y-AP1信号丰富,MDSC相关基因表达更强。总之,Y-Ap通过异质型CXCL5-CXCR2信号传导的MDSC募集揭示了治疗晚期前列腺癌的有效策略。
这里需要阐明几个关键问题,1.、肿瘤是不是主要产生cxcl5的细胞,在肿瘤中是不是高表达这个东西,其次MDSC是不是主要浸润肿瘤的免疫细胞类型,MDSC表达不表达cxcl5的受体,最后,MDSC的浸润于肿瘤分期的相关性在哪里,也就是为什么说靶向CXCL5-CXCR2的MDSC对肿瘤治疗有意义。
以前报道过Smad4的条件性缺失绕过了前列腺上皮Pten缺失引起的衰老屏障,导致高度增殖和侵袭性前列腺腺癌,其特征是有旺盛的间质反应和频繁的远处器官转移,作者先测了序,然后进行了IPA分析,发现免疫细胞的通路最多,IHC染色突出了Ptenpc–/−Smad4pc–/−肿瘤中明显的CD45+白细胞浸润,为了全面审查肿瘤中浸润免疫细胞的光谱,我们在16周大的Ptenpc–/−和Ptenpc–/−Smad4pc–/−小鼠中进行了质谱(CyTOF)免疫表型分析(12),以对成熟肿瘤中的肿瘤细胞类型成分进行分类。采用9标记抗体小组(补充表S1),CyTOF证实Ptenpc–/−Smad4pc–/−肿瘤中CD45+浸润白细胞显著增加(图1C)。在CD45+浸润细胞中,CD11b+髓系细胞在Ptenpc–/−Smad4pc–/–肿瘤中表现出显著增加的免疫群体。


为了在Ptenpc–/−Smad4pc–/−模型中获得作为肿瘤进展功能的外周免疫细胞和浸润性免疫细胞的动态视图,该模型在6至8周时开始肿瘤发展,并在14周龄时发展为早期浸润性癌,对5周、8周和14周龄的原发性肿瘤、外周血、脾脏和引流淋巴结的单个细胞进行连续的细胞因子分析,包括17个表面标记物。详细的免疫表型分析使密度标准化事件(SPADE)衍生树的生成树进展分析得以构建。发现了骨髓来源的CD11+Gr+细胞在肿瘤中随着时间推移逐渐增多。

紧接着作者看了看CD11+Gr+细胞在肿瘤微环境中的功能变化。发现与T细胞共培养时抑制了T细胞的活化,流式检测发现MDSC中以PMN-MDSC为主要增多的类型,进一步在组织中确定了MDSC的丰度,然后发现MDSC分泌的抑制性细胞因子在Ptenpc–/−Smad4pc–/−模型中也明显增多。

接着作者试图清除MDSC,看看对肿瘤的作用。抗Gr1单克隆抗体的强大MDSC清除活性可通过在治疗后第2天显著降低外周血中的PMN-MDSCs和M-MDSCs。作者用了30天的抗Gr1单克隆抗体,脾脏、骨髓和前列腺肿瘤中的骨髓间充质干细胞系统减少。这种MDSC的耗竭伴随着CD8+T细胞明显增多。观察到Gr1处理的前列腺在腹侧和背外侧的重量显著减轻。在另一项治疗试验中,还利用了最近开发的MDSC特异性肽-Fc融合蛋白(即pep),该蛋白已被证明通过靶向S100A9表面蛋白在体内有效地消除MDSC,发现了这种药物可以显著的改善CC的预后。

那么这些个MDSC时怎么来的呢,作者应用了下面这种鼠,在前列腺上皮可以表达gfp,在非前列腺上皮表达tomato,用于区分肿瘤和间质,然后进行测序。FACS分类的GFP+肿瘤细胞和番茄+间质细胞的转录组学和IPA分析显示出不同的表达模式,肿瘤细胞富含参与细胞粘附分子和紧密连接(与其上皮性质一致)的通路,基质细胞显示出活化与慢性炎症有关的更多途径,如细胞因子/细胞因子受体相互作用、趋化因子、JAK-STAT、T细胞排斥因子和B细胞受体信号传导,通过对测序结果的分析,发现肿瘤内高表达CXCL5和CXCR2,这和MDSC招募相关。但是在基质中发现CXCR2上调明显,在组织中也验证了。作者在肿瘤中又分析了高表达CXCR2的MDSC,发现在肿瘤中这部分明显升高,紧接着,就要看看CXCL5对于MDSC的趋化作用,用肿瘤的条件培养基培养MDSC,并加上CXCL5的抗体或者CXCR2抗体观察MDSC的趋化情况,在14天的每日给药计划中,使用SB255002在14周龄的Ptenpc–/−Smad4pc−/−小鼠体内阻断CXCL5–CXCR2轴,显示前列腺肿瘤中MDSCs的浸润显著减少,并且生存延长。


紧接着就是机制部分,肿瘤中CXCL5表达增多是怎么调控的呢?又是喜闻乐见的测序环节,这一波测肿瘤,然后就发现YAP1这个信号通路明显富集,结合以往的研究发现YAP1这个通路与免疫浸润还没有研究过,作者就进行了YAP1的研究。首先看看肿瘤的表达情况。染色质免疫沉淀(ChIP)分析的支持,显示YAP1与Cxcl5启动子结合,紧接着看看过表达与抑制后对CXCL5的影响,然后看看YAP依赖的MDSC招募能力。抑制HIPPO信号通路中YAP1与TEDD结合也可以抑制MDSC的迁移作用,接着就是体内验证YAP1是否可以通过抑制MDSC招募抑制肿瘤增殖,结果如图所示。


最后,临床样本验证。对YAP1进行了人类前列腺癌组织微阵列(TMA)的IHC染色。有趣的是,YAP1在基底细胞中表达,但在正常人前列腺的管腔细胞中不表达,鉴于缺乏用于TMA分析的人类MDSCs的有效抗体,我们根据文献分析(补充表S7)生成了39个MDSC相关基因的列表,以证明YAP1激活与人类前列腺中MDSC的显著性之间存在联系。利用来自癌症基因组图谱(TCGA)的前列腺RNA测序数据,利用39个基因MDSC特征的无监督聚类将498个TCGA原发性前列腺肿瘤分为三个亚型:MDSC高(n=139)、MDSC中(n=158)和MDSC低(n=201;图7C),提示部分前列腺肿瘤可能有明显的MDSCs浸润。并且MDSC高的肿瘤组织中YAP也是明显上调,小鼠Cxcl5的人类同源物CXCL6在MDSC高样本中的表达水平高于MDSC低样本。



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