THBS2 驱动结直肠癌进展的关键机制与靶向治疗新希望

《Cell Reports》：THBS2-producing matrix CAFs promote colorectal cancer progression and link to poor prognosis via the CD47-MAPK axis

本文通过单细胞 RNA 测序等技术，揭示基质癌相关成纤维细胞（mCAFs）分泌的 THBS2 经 CD47-MAPK 通路促进结直肠癌（CRC）进展，与预后不良相关，转录因子 CREB3L1 调控正常成纤维细胞向 THBS2+ mCAFs 转化，为 CRC 治疗提供新靶点和思路。

　　### 研究背景
结直肠癌（CRC）是全球肿瘤学领域的重大挑战，肿瘤微环境（TME）内复杂的相互作用对其进展和治疗抵抗影响重大。癌相关成纤维细胞（CAFs）作为 TME 的关键组成部分，具有显著的功能和分子异质性，在肿瘤发展中扮演多种角色。不同亚型的 CAFs，如基质 CAFs（mCAFs）、炎症性 CAFs（iCAFs）等，对 TME 的调节作用各异。然而，在 CRC 中，CAFs 的具体表型和功能尚未完全明确，尤其是特定 CAF 亚型与肿瘤细胞的相互作用及机制有待深入研究。

研究方法

1. 多组学测序技术：收集 11 个单细胞 RNA 测序（scRNA-seq）数据集和 10× Visium、Visium HD 空间转录组数据，对原发性 CRC 和肝转移组织中的细胞进行分析，以揭示细胞类型、基因表达差异和细胞间相互作用。
2. 细胞实验：构建稳定过表达 THBS1、THBS2 和 COMP 的 CAF 细胞系，以及敲低相关基因的细胞系，通过细胞增殖、侵袭、迁移和黏附等实验，研究 THBS2 对肿瘤细胞的生物学功能影响。
3. 动物模型：建立成纤维细胞特异性Thbs2基因敲除小鼠、患者来源的类器官（PDOs）和患者来源的异种移植（PDX）模型，在体内研究 THBS2 对肿瘤生长和进展的作用。
4. 生物信息学分析：运用多种算法，如 InferCNV、CytoTRACE、Monocle、CellChat 等，对测序数据进行分析，推断细胞分化程度、构建细胞轨迹、预测细胞间通信网络等。

研究结果

1. CAFs 与肿瘤细胞的相互作用：通过对 scRNA-seq 数据的分析，发现 CAFs 与恶性细胞的相互作用在原发性 CRC 组织中比转移组织中更为频繁，且主要通过 COLLAGEN 和 THBS 信号通路与原发性组织中的 PTC 样和 TTC 样细胞相互作用。高 CAF 相关配体得分与较差的预后和晚期肿瘤阶段相关。
2. THBS2⁺ mCAFs 的特征：重新聚类 CAF 亚群，鉴定出包括 THBS2⁺ mCAFs 在内的 6 个亚群。THBS2⁺ mCAFs 与肿瘤细胞的相互作用最强，在空间上与肿瘤细胞紧密相邻，且其高浸润水平与 CRC 患者的不良预后相关，肿瘤进展过程中其丰度逐渐增加。
3. THBS2 的促肿瘤作用：体外实验表明，重组人 THBS2（rhTHBS2）和过表达 THBS2 的 CAF 条件培养基（CM）可显著促进肿瘤细胞的增殖、侵袭、迁移和黏附。体内实验中，CAF-THBS2 小鼠组的肿瘤体积和重量明显大于其他组，Thbs2基因敲除小鼠的肿瘤生长受到抑制，PDOs 和 PDX 模型在 rhTHBS2 处理后肿瘤生长加速。
4. THBS2 与肿瘤微环境的关系：THBS2 由 CAFs 分泌，在肿瘤间质中高表达，与间质浸润和间充质激活相关，且与间充质 CMS4 CRC 亚型密切相关，高表达 THBS2 的患者往往处于疾病晚期，预后较差。
5. CREB3L1 对 THBS2⁺ mCAFs 的调控：利用 SCENIC 分析，发现转录因子 CREB3L1 在 THBS2⁺ mCAFs 中具有最高的调控子特异性得分，其表达在 THBS2⁺ mCAFs 中显著高于其他 CAF 亚型。实验证明 CREB3L1 可促进正常成纤维细胞向 THBS2⁺ mCAFs 转化，并调控 THBS2 的转录。
6. THBS2 与 CD47 的相互作用：THBS2 主要通过与肿瘤细胞上的 CD47 相互作用发挥促肿瘤作用。mIHC、计算工具 TimeCCI 和分子动力学模拟等实验证实了 THBS2 与 CD47 的相互作用，且 CD47 对 THBS2 介导的肿瘤细胞恶性表型至关重要，抑制 CD47 可显著抑制肿瘤生长。
7. THBS2 激活 MAPK/ERK5 通路：整合多组学分析表明，THBS2 激活肿瘤细胞中的 MAPK/ERK5 通路，促进细胞增殖和上皮 - 间质转化（EMT）。rhTHBS2 处理可增强 ERK5 磷酸化，伴随相关蛋白的表达变化，敲低 CD47 或 MEK5 可减轻这些影响。

研究结论

本研究揭示了 THBS2 是 CRC 中 mCAFs 分泌的关键效应分子，通过与 CD47 结合激活 MAPK/ERK5 信号通路，促进肿瘤进展，与不良临床结局相关。同时发现 CREB3L1 调控正常成纤维细胞向 THBS2⁺ mCAFs 的转化，突出了 TME 的动态可塑性。靶向 THBS2 及 THBS2-CD47 轴为改善 CRC 患者预后提供了有前景的治疗策略，尤其是对于间质浸润较高的患者。然而，THBS2 在 TME 中的多方面作用以及 CD47 的其他潜在机制仍需进一步研究。