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为探究 PKN2 在食管癌(EC)中作用,研究人员发现 PKN2 可增强 PMN - MDSCs 免疫抑制活性,有望改善免疫治疗效果。
在人体健康的 “战场” 上,癌症一直是令人闻风丧胆的 “劲敌”,食管癌(Esophageal Cancer,EC)便是其中一员。它是一种严重威胁人类健康的恶性肿瘤,在中国,2022 年新发病例约 25.3 万,死亡约 19.4 万,给公共卫生带来了沉重负担。
近年来,免疫治疗为食管癌患者带来了新的希望,部分患者的生存结局得到了改善。然而,并非所有患者都能从中获益,肿瘤微环境中大量免疫抑制细胞的存在,尤其是髓源抑制细胞(Myeloid - derived suppressor cells,MDSCs),成为了免疫治疗效果的 “绊脚石”。MDSCs 就像隐藏在肿瘤 “阵营” 中的 “叛徒”,具有免疫抑制特性,能阻碍 T 细胞对肿瘤细胞的杀伤。同时,能量代谢通路在 MDSCs 的分化和功能中起着关键作用,但 MDSCs 在食管癌中的具体作用尚不清楚。
另外,蛋白激酶 N(Protein kinase N,PKN)家族中的 PKN2,虽已被证实参与多种细胞过程及肿瘤发展,但它在食管癌中的功能仍是个未解之谜。基于这些问题,郑州大学第一附属医院的研究人员开展了一项意义重大的研究,试图揭开 PKN2 在食管癌中神秘的面纱,相关成果发表在《Molecular Medicine》上。
研究人员在研究过程中运用了多种关键技术方法。他们从公共数据库(GEO)获取数据,分析 PKN2 在食管癌组织和正常组织中的表达差异;收集 40 例食管癌患者的手术样本,进行免疫组化分析;通过构建小鼠模型,包括 4 - NQO 诱导的自发食管癌模型和异种移植模型,模拟人体食管癌的发生发展;运用细胞分选技术分离各类免疫细胞,如巨噬细胞、B 细胞、单核细胞、浆细胞和 MDSCs 等;采用定量实时 PCR(qRT - PCR)、蛋白质免疫印迹(Western blotting)、流式细胞术等实验技术,检测基因和蛋白的表达水平、细胞增殖和免疫抑制分子的分泌等情况;还建立了类器官与 T 细胞的共培养体系,观察 PKN2 对免疫细胞与肿瘤细胞相互作用的影响。
下面来看具体的研究结果:
- PKN2 在 ESCC 肿瘤组织的 PMN - MDSCs 中高表达:研究人员通过分析 GEO 数据集、临床样本免疫组化、BioGPS 数据库检索以及免疫荧光染色等多种方法,发现 PKN2 在食管鳞状细胞癌(Esophageal Squamous Cell Carcinoma,ESCC)肿瘤组织中的表达显著高于正常组织,且在肿瘤浸润的多形核髓源抑制细胞(Polymorphonuclear Myeloid - derived Suppressor Cells,PMN - MDSCs)中高表达。在小鼠食管癌模型中也得到了类似的结果,并且 PKN2 表达与肿瘤分期存在显著相关性。
- PKN2 高表达的 PMN - MDSCs 抑制细胞毒性 T 淋巴细胞(CTL)杀伤能力,促进 ESCC 类器官活性:研究人员建立了 ESCC 类器官与 CTL 的共培养体系,发现 PKN2 高表达的 PMN - MDSCs 能抑制 CTL 对 ESCC 类器官的杀伤作用,促进类器官生长,减少细胞死亡,同时降低 CD8+ T 细胞的增殖和细胞因子分泌,这表明 PKN2 高表达的 PMN - MDSCs 会阻碍 CTL 对肿瘤细胞的清除。
- PKN2 在体外促进 PMN - MDSCs 的免疫抑制活性:研究人员从食管癌小鼠脾脏组织中分离出 PMN - MDSCs 并转染 PKN2 过表达慢病毒,建立了 PMN - MDSCs 与 CD4+/CD8+ T 细胞的共培养体系。结果发现,PKN2 过表达显著抑制 T 细胞增殖,降低 CD4+/CD8+ T 细胞分泌的 IL - 2 和 IFN - γ 水平,同时增强 PMN - MDSCs 中精氨酸酶 - 1(Arg - 1)表达、活性氧(ROS)生成以及 IL - 10 和 TGF - β 的分泌,在体内实验中也证实了 PKN2 过表达增强了 PMN - MDSCs 对肿瘤生长的促进作用,进一步说明了 PKN2 在 PMN - MDSCs 免疫抑制活性中发挥重要作用。
- PKN2 通过 CPT1B 促进 PMN - MDSCs 中的脂肪酸氧化(FAO):研究人员发现 PKN2 过表达能增加 PMN - MDSCs 中 FAO 水平、氧消耗率(OCR)和乙酰辅酶 A(acetyl - CoA)水平,而 FAO 抑制剂埃托莫昔(etomoxir)可削弱 PKN2 诱导的免疫抑制分子表达和分泌。通过干扰肉碱棕榈酰转移酶 1(CPT1)的不同亚型,发现沉默 CPT1B 可显著抑制 PKN2 诱导的 FAO 上调和免疫抑制活性增强,表明 PKN2 通过 CPT1B 促进 PMN - MDSCs 中的 FAO。
- PKN2 通过介导 STAT3 磷酸化促进 CPT1B 转录:研究人员检测了 PKN2 对 FAO 相关基因表达的影响,发现 PKN2 过表达显著上调 CPT1B 等基因的表达。双荧光素酶报告基因实验和染色质免疫沉淀 - qPCR 实验表明,PKN2 通过调节 STAT3 磷酸化促进 CPT1B 转录,STAT3 的过表达和沉默实验进一步验证了这一调控机制,并且沉默 STAT3 或使用 STAT3 抑制剂可抑制 PKN2 诱导的免疫抑制分子表达和分泌。
综合上述研究结果,研究人员得出结论:PKN2 在人和小鼠食管癌组织来源的 PMN - MDSCs 中表达增加,它通过促进 STAT3 磷酸化和 CPT1B 转录,增强了 PMN - MDSCs 的免疫抑制活性,进而促进了食管癌的发展。这一发现为食管癌的治疗提供了新的潜在靶点,靶向抑制 PKN2 有望提高食管癌患者免疫治疗的疗效,为食管癌患者带来新的希望。但目前研究样本量较小,未来还需扩大样本量进一步验证 PKN2 与食管癌临床特征的相关性。同时,PKN2 在肿瘤免疫调节中的作用机制复杂,与其他免疫细胞和分子的关系还需深入探究,这也为后续研究指明了方向。