肿瘤-基质信号驱动胰腺导管腺癌相关成纤维细胞中可逆的神经样程序
Tumour-stroma signaling drives a reversible program with neural-like features in cancer-associated fibroblasts
一项 bioRxiv 预印本在胰腺导管腺癌(PDAC)癌相关成纤维细胞(CAFs)中鉴定出由 EGF 和 FGF2 驱动、可被生长因子撤除逆转的 NES+SOX4+NOTCH1+ 神经样程序。
胰腺导管腺癌(PDAC)恶性程度高,其间质与癌细胞之间的串话促进肿瘤生长、转移与耐药,是治疗难以奏效的重要原因 [1]。作为间质主力的癌相关成纤维细胞(CAF)并非均一群体:小鼠和人类PDAC中存在紧邻肿瘤、高表达αSMA的肌成纤维细胞亚群,以及远离肿瘤、分泌IL6等炎症因子的炎性亚群 [3];肿瘤分泌的TGFβ与IL1通过相互拮抗的信号机制塑造这种异质性 [2]。患者来源CAF的转录组分析进一步识别出至少四种亚型,且多种亚型可共存于同一肿瘤 [5];针对不同间质增生程度肿瘤的单细胞测序又在低间质型PDAC中发现了代谢高度活跃的meCAF亚型 [4]。然而这些认识多停留在亚型描述层面:特定CAF状态由哪些肿瘤来源信号诱导、究竟代表稳定的细胞身份还是可逆的状态,机制上一直悬而未决。
这项新研究聚焦作者此前鉴定的、随疾病进展而增多的NES+SOX4+NOTCH1+神经相关CAF程序。借助覆盖正常胰腺至浸润性癌的空间转录组数据,他们筛选出EGF、FGF2和BDNF三个与疾病进展相关的候选肿瘤-成纤维细胞信号;在患者来源CAF和人成纤维细胞系中的功能实验表明,EGF与FGF2足以诱导该程序。撤除生长因子后,程序在蛋白和转录水平均可逆转,说明这是一种动态、依赖微环境的状态。单细胞转录组进一步刻画出多阶段响应:早期丢失成纤维细胞特征、神经相关基因短暂激活、后期进入应激相关状态。调控分析锁定ETS家族转录因子为关键调控者,磷酸化蛋白组与抑制剂实验则显示MAPK/ERK信号在其转录激活中居于中心地位。泛癌单细胞分析还显示,该状态在多种癌症的CAF中富集,并从正常到肿瘤组织逐渐升高。
就推进而言,这项工作把CAF异质性研究从静态分类推向了“可诱导且可逆状态”的机制层面。此前已知TGFβ、IL1等肿瘤配体决定CAF的分化方向 [2],本研究则定义了另一条通路——肿瘤来源生长因子经MAPK/ERK-ETS轴驱动一个可逆的神经样程序,提示可以通过干预信号机制来选择性调节促瘤的成纤维细胞状态,而非整体清除CAF。
当然,问题并未终结:BDNF虽被列为候选信号,摘要中未见其功能验证;这一状态在体内对肿瘤行为的实际贡献,以及靶向上述信号轴能否转化为干预手段,仍有待后续研究回答。
- 1.Tumor-stromal crosstalk in pancreatic cancer and tissue fibrosis · Mol Cancer 2019
- 2.IL1-Induced JAK/STAT Signaling Is Antagonized by TGFβ to Shape CAF Heterogeneity in Pancreatic Ductal Adenocarcinoma · Cancer Discov 2019
- 3.Distinct populations of inflammatory fibroblasts and myofibroblasts in pancreatic cancer · J Exp Med 2017
- 4.Single-cell analysis of pancreatic ductal adenocarcinoma identifies a novel fibroblast subtype associated with poor prognosis but better immunotherapy response · Cell Discov 2021
- 5.Inter- and intra-tumoural heterogeneity in cancer-associated fibroblasts of human pancreatic ductal adenocarcinoma · J Pathol 2019
来源:bioRxiv Cancer Biology · biorxiv.org