肿瘤相关成纤维细胞分泌 CSF3 促进三阴性乳腺癌进展的机制及潜在治疗靶点

《Cell Death & Disease》：Cancer-associated fibroblasts secrete CSF3 to promote TNBC progression via enhancing PGM2L1-dependent glycolysis reprogramming

三阴性乳腺癌（TNBC）的肿瘤微环境缺氧，肿瘤相关成纤维细胞（CAFs）作用机制不明。研究人员开展了 TNBC 相关研究，发现缺氧 CAFs 分泌的 CSF3 可促进 TNBC 进展，靶向 CSF3/CSF3R 或为 TNBC 治疗提供新策略。

　　三阴性乳腺癌（TNBC）是一种极具挑战性的恶性肿瘤，其肿瘤微环境呈现显著的缺氧状态。在这样的环境中，肿瘤相关成纤维细胞（CAFs）作为主要的细胞成分，对肿瘤的发展起着关键作用。然而，长期以来，CAFs 在缺氧环境下影响肿瘤细胞生物学行为的具体机制却如同迷雾一般，困扰着科研人员。这一未知不仅阻碍了对 TNBC 发病机制的深入理解，也限制了相关治疗手段的研发。为了突破这一困境，山东大学齐鲁医院的研究人员展开了深入的探索研究。

研究人员通过一系列实验，发现了一个关键的信号通路：缺氧诱导 CAFs 分泌集落刺激因子 3（CSF3），CSF3 作用于 TNBC 细胞的受体 CSF3R，激活下游信号通路，进而上调磷酸葡萄糖变位酶 2 样 1（PGM2L1）的表达。PGM2L1 的增加促进了糖酵解重编程，为肿瘤细胞的增殖、迁移和侵袭提供了充足的能量和物质基础，从而推动了 TNBC 的进展。这一发现揭示了 TNBC 进展的新机制，为开发针对 TNBC 的靶向治疗策略提供了重要的理论依据，相关研究成果发表在《Cell Death and Disease》杂志上。

在研究过程中，研究人员运用了多种关键技术方法。他们从 TNBC 患者的乳腺癌组织中分离出 CAFs 和正常成纤维细胞（NFs），并对其进行培养。同时，使用了基于珠子的多重免疫分析、酶联免疫吸附测定（ELISA）、RNA 测序（RNA-seq）、蛋白质免疫印迹（Western blot）、实时荧光定量聚合酶链式反应（qRT-PCR）等技术，对细胞和组织样本进行检测分析。此外，还构建了动物模型，进行体内实验验证。

研究结果具体如下：

1. CAFs 促进 TNBC 细胞在缺氧条件下的增殖、迁移和侵袭：从 TNBC 患者获取 CAFs，与 NFs 对比，其 CAF 标记物表达显著增加。收集常氧和缺氧条件下 CAFs 培养的条件培养基（CM）处理 TNBC 细胞，MTT 和 EdU 检测显示，CAF-CM 可促进 TNBC 细胞增殖，缺氧增强该趋势；Transwell 实验表明，缺氧 CAF-CM 能提升 TNBC 细胞迁移和侵袭能力12。
2. 缺氧诱导 CAFs 分泌 CSF3：对常氧和缺氧条件下 CAFs 分泌的细胞因子检测，发现缺氧时 4 种细胞因子增加，其中 CSF3 受到关注。ELISA 和 qRT-PCR 等实验证实，缺氧使 CAFs 分泌更多 CSF3，且 HIF-1α 介导了这一过程34。
3. CSF3/CSF3R 促进 TNBC 细胞的增殖、迁移和侵袭：缺氧条件下，TNBC 细胞的 CSF3R 表达增加。敲低 CSF3R 后，MTT、EdU 和 Transwell 实验表明，TNBC 细胞的增殖、迁移和侵袭能力下降，且 EMT 相关标记物表达改变56。
4. PGM2L1 是 CSF3/CSF3R 信号的下游调节靶点：RNA-seq 和 KEGG 富集分析发现，CSF3 和 CAF-CM 影响 TNBC 细胞代谢途径相关基因，其中 PGM2L1 表达变化显著。抑制 CSF3R 或相关信号通路，PGM2L1 表达降低，且 CSF3 和 CAF-CM 对其他糖酵解相关基因影响不明显78。
5. CAFs 通过 PGM2L1 介导的糖酵解重编程促进 TNBC 进展：临床样本分析显示，PGM2L1 在 TNBC 组织中高表达，与患者预后不良相关。功能实验表明，PGM2L1 可调节 TNBC 细胞增殖、迁移、侵袭和 EMT 过程，且促进糖酵解，敲低 PGM2L1 可抑制这些过程910。
6. 下调 CSF3R 抑制 PGM2L1 介导的 TNBC 进展和糖酵解重编程：通过共转染实验，发现过表达 PGM2L1 可恢复因敲低 CSF3R 导致的糖酵解水平下降，以及细胞增殖、迁移和侵袭能力的减弱1112。
7. CSF3 和 PGM2L1 在体内促进 TNBC 进展：动物实验显示，给予 CSF3 可促进肿瘤生长和转移，敲低 PGM2L1 则抑制该过程；将 PGM2L1 过表达的 MDA-MB-231 细胞与敲低 CSF3 的 CAFs 混合移植，可减轻因 CAFs 中 CSF3 敲低导致的肿瘤生长抑制1314。

综上所述，该研究揭示了缺氧信号通过激活 HIF-1α 转录活性，上调 CAFs 中 CSF3 的表达。分泌的 CSF3 作用于 TNBC 细胞的 CSF3R，进而增加 PGM2L1 的表达，促进糖酵解，为肿瘤的进展和转移提供能量。这一发现为理解 TNBC 的发病机制提供了新的视角，同时也表明靶向 PGM2L1 可能是抑制 TNBC 生长和转移的有前景的策略。不过，研究也存在一些局限性，如 CSF3R 表达与缺氧条件相关的具体机制尚不明确，CAFs 的异质性导致 CSF3 分泌水平差异大，未来还需进一步深入研究。