激动剂信号通过调控中性粒细胞亚群促进/抑制结直肠癌肝转移的机制研究

《Nature Communications》：Agonist signaling drives neutrophil subpopulations to promote/inhibit colorectal cancer liver metastasis

本研究针对结直肠癌肝转移过程中中性粒细胞功能复杂性的难题，揭示了肿瘤来源GM-CSF通过AKT–NF-κB–NFAT5信号轴重编程中性粒细胞亚群的关键机制。研究人员发现被激活的中性粒细胞通过释放中性粒细胞胞外诱捕网（NETs）促进肿瘤进展，并证实靶向该通路的干预策略可有效抑制小鼠肝转移，为转移防治提供了新靶点。

　　

结直肠癌是全球范围内发病率和死亡率均位居前列的恶性肿瘤，而肝脏是其最常见的远处转移器官。一旦发生肝转移，患者的治疗选择将变得极为有限，预后极差。因此，深入解析结直肠癌肝转移的分子与细胞机制，对于开发有效的防治策略至关重要。在肿瘤微环境中，免疫细胞扮演着复杂且常常相互矛盾的角色。其中，中性粒细胞作为先天免疫系统的重要成员，其作用尤为引人关注。以往的研究表明，中性粒细胞在癌症中具有双重功能：一方面可以发挥抗肿瘤效应，另一方面却又可能促进肿瘤的生长和扩散。这种功能上的异质性使得中性粒细胞在结直肠癌肝转移过程中的具体作用和调控机制一直笼罩在迷雾之中，也成为该领域亟待解决的关键科学问题。

为了揭开这一谜团，研究人员在《Nature Communications》上发表了一项重磅研究。他们致力于回答几个核心问题：在结直肠癌肝转移的复杂场景中，是否存在功能迥异的中性粒细胞亚群？驱动这些中性粒细胞从“抗癌卫士”转变为“促癌帮凶”的关键信号是什么？这些被“策反”的中性粒细胞又是通过何种具体机制来助长癌细胞的嚣张气焰？最终，能否通过干预这一过程来遏制致命的肝转移？这项研究不仅描绘了中性粒细胞在癌症转移中的精细图谱，更指明了潜在的治疗新方向。

本研究综合运用了多种前沿技术手段。研究人员通过临床样本分析、小鼠结直肠癌肝转移模型、流式细胞术（用于鉴定和分选不同中性粒细胞亚群）、体外细胞共培养实验、信号通路抑制剂干预、基因敲除或敲低技术、酶联免疫吸附试验（ELISA）、免疫荧光染色、蛋白质印迹法（Western Blot）以及生物信息学分析等方法，系统深入地阐述了中性粒细胞亚群在肝转移中的动态变化及功能机制。

研究结果

中性粒细胞在结直肠癌肝转移中的异质性

研究人员首先对结直肠癌肝转移模型中的中性粒细胞进行了精细分型。他们成功鉴定出三种功能截然不同的中性粒细胞亚群：具有抗肿瘤活性的高密度中性粒细胞（high-density neutrophils, HDNs）、促进肿瘤进展的成熟低密度中性粒细胞（mature low-density neutrophils, mature LDNs）以及未成熟的低密度中性粒细胞（immature LDNs）。这一发现为理解中性粒细胞在癌症中的矛盾角色提供了直接的细胞学基础，表明其总体效应取决于不同亚群的比例和活化状态。

GM-CSF通过AKT–NF-κB–NFAT5轴驱动中性粒细胞促肿瘤表型转换

接下来，研究团队深入探索了驱动中性粒细胞功能转换的上游信号。他们发现，肿瘤细胞分泌的粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子（GM-CSF）是关键的“策反”信号。GM-CSF能够作用于中性粒细胞，激活其内部的AKT（蛋白激酶B）信号通路，进而依次活化核因子κB（NF-κB）和核因子活化T细胞5（NFAT5）。这条AKT–NF-κB–NFAT5信号轴的激活，如同按下了一个分子开关，促使原本具有抗肿瘤潜能的HDNs向具有促肿瘤特性的mature LDNs发生表型转化。通过使用特定的信号通路抑制剂或基因敲减技术阻断该轴中的任一环节，都能有效抑制这种促肿瘤表型的获得，证实了该通路的核心地位。

CXCR2配体激活的中性粒细胞释放NETs促进转移

那么，这些被“策反”的促肿瘤中性粒细胞是如何具体执行其“任务”的呢？研究表明，在GM-CSF预先激活的基础上，肿瘤微环境中的CXCR2（C-X-C趋化因子受体2）配体（如IL-8等）提供了第二信号，进一步刺激这些成熟LDNs释放出一种名为中性粒细胞胞外诱捕网（Neutrophil Extracellular Traps, NETs）的网状结构。NETs是中性粒细胞的一种特殊的抗菌防御机制，但在此背景下却被肿瘤所利用。研究人员发现，这些NETs能够直接刺激肝癌细胞的增殖，抑制周围抗癌免疫细胞（如细胞毒性T细胞）的活性，营造一个免疫抑制的微环境。更重要的是，NETs还能改变肝脏的组织结构，形成所谓的“转移前生态位”，为即将到来的循环肿瘤细胞提供“肥沃的土壤”，从而极大地促进了结直肠癌细胞在肝脏的定植和生长。

靶向中性粒细胞亚群或其活性可有效抑制肝转移

基于上述机制发现，研究提出了创新的治疗策略。他们分别在动物模型中测试了两种干预方法：一是使用中和抗体直接耗竭全身的中性粒细胞；二是使用药物特异性抑制中性粒细胞的促肿瘤活性（如阻断NETs的形成或AKT–NF-κB–NFAT5信号通路）。实验结果令人振奋，这两种策略都显著减少了小鼠模型中结直肠癌肝转移灶的数量和大小。这有力地证明，靶向特定的促肿瘤中性粒细胞亚群或其活化通路，是一种可行且有效的抗转移治疗新途径。

结论与意义

本研究系统地阐明了中性粒细胞在结直肠癌肝转移中的关键作用及其精细的调控网络。其主要结论在于：首先，明确了中性粒细胞在结直肠癌肝转移微环境中存在功能异质性，划分出抗肿瘤和促肿瘤亚群；其次，揭示了肿瘤来源的GM-CSF是驱动中性粒细胞向促肿瘤表型转换的核心起始信号，其通过AKT–NF-κB–NFAT5信号轴发挥作用；第三，阐明了促肿瘤中性粒细胞在CXCR2配体刺激下通过释放NETs，从促进癌细胞增殖、抑制免疫应答和准备转移前生态位三个层面协同推动肝转移进程；最后，通过功能性实验验证了靶向中性粒细胞或其活化通路作为防治结直肠癌肝转移新策略的巨大潜力。

这项研究的科学意义重大。它不仅深化了对肿瘤免疫微环境复杂性的认识，特别是对中性粒细胞功能可塑性的理解，而且为结直肠癌肝转移的防治提供了新的分子靶点和治疗思路（如靶向GM-CSF/AKT–NF-κB–NFAT5轴或NETs）。鉴于中性粒细胞在其他类型癌症转移中也可能扮演类似角色，该研究成果具有广泛的启示意义。未来，针对特定中性粒细胞亚群或其有害活性的精准免疫治疗，有望成为遏制癌症转移、改善患者预后的有力武器。