• 生命科學學院吳喬教授課題組揭示微囊泡PKM2外泌促進肝癌進展的新機制

    發表時間:2020-06-03瀏覽次數:180

    肝細胞癌(HCC)是最常見的原發性肝癌,其中,肝癌腫瘤微環境對于肝癌的發生發展至關重要。腫瘤浸潤的單核/巨噬細胞是肝癌腫瘤微環境中最豐富的基質細胞,與肝癌的進程密不可分,被認為是治療肝癌的重要靶點。腫瘤來源的胞外囊泡是腫瘤微環境中細胞間通訊的重要媒介,但是在介導肝癌細胞與腫瘤浸潤的單核/巨噬細胞間通訊的作用機制及其對肝癌進程的影響尚不明確。

    2020528日,生命科學學院吳喬教授團隊在Cell子刊Molecular Cell在線發表了題為Ectosomal PKM2 Promotes HCC by Inducing Macrophage Differentiation and Remodeling the Tumor Microenvironment”研究論文。該研究不僅發現肝癌細胞中SUMO化修飾促進PKM2靶向質膜以微囊泡的形式外泌,進而通過誘導單核細胞分化成為M2-like巨噬細胞促進肝癌進程,還揭示微囊泡PKM2可以作為一個潛在的肝癌臨床診斷標志物和治療靶點。

    課題組首先提取了正常肝細胞和肝癌細胞的外泌體(Exosome)及微囊泡(Ectosome),將其分別與單核細胞共孵育,發現肝癌細胞的微囊泡而不是外泌體能夠顯著促進單核細胞分化。隨后對這兩種囊泡進行蛋白質組學分析,篩選到糖酵解通路的重要代謝酶PKM2Pyruvate kinase M2)是肝癌細胞微囊泡中關鍵的傳遞蛋白。肝癌細胞能夠以微囊泡的形式向單核細胞傳遞PKM2,顯著上調單核細胞的糖酵解水平,引起單核細胞向M2-like巨噬細胞分化。探究細胞分化的分子機制結果表明,肝癌細胞微囊泡PKM2被單核細胞吸收后,能夠作為代謝酶和蛋白激酶,“雙管齊下”地上調單核/巨噬細胞分化關鍵轉錄因子(包括MafB、c-MafEgr-1的表達,促進單核/巨噬細胞分化。

    由于肝癌細胞微囊泡PKM2誘導分化的巨噬細胞能夠大量分泌各種細胞因子和趨化因子到培養液上清中,研究人員將這些培養液上清與肝癌細胞共孵育后發現肝癌細胞的增殖和遷移能力明顯提高,強烈提示巨噬細胞分泌細胞因子/趨化因子能夠對腫瘤細胞進行“反哺”進而促進肝癌進程。隨后,他們利用小鼠肝癌原位移植瘤模型、皮下移植瘤模型、尾靜脈注射肺轉移模型、DEN/CCl4誘導的小鼠肝癌模型及Mst1/2 DKO小鼠自發產生肝癌等五種模型,提供一系列體內證據充分證明了肝癌細胞微囊PKM2通過介導肝癌細胞與單核/巨噬細胞間相互作用促進肝癌進程。信號轉導通路的研究顯示,在肝癌細胞中PKM2發生了SUMO化修飾,促進其自身靶向質膜,通過定位于質膜介導微囊泡出芽的蛋白ARRDC1相互作用,以微囊泡的形式外泌。而巨噬細胞分泌的趨化因CCL1能夠與肝癌細胞表面受體CCR8結合,誘導信號級聯反應,增強肝癌細胞中PKM2ARRDC1相互作用,從而促進肝癌細胞中更多的PKM2以微囊泡的形式外泌,最終在肝癌細胞與單核/巨噬細胞間形成一個正反調節回路促進肝癌進程。

    最后,課題組DEN/CCl4HFD/STZ誘導的小鼠肝癌模型及臨床肝癌樣品中發現在血漿中能夠容易地檢測到微囊泡PKM2,并且臨床肝癌樣品中血漿微囊泡PKM2水平明顯提高,有望成為一個潛在的肝癌早期診斷標志。

    吳喬教授為該文的通訊作者。侯佩佩(博士后)、羅立娟(碩士生)、陳航姿(教授)、陳旗濤(博士生)和邊學利(博士生)為該論文的共同第一作者。該項工作得到廈門大學附屬中山醫院王效民教授團隊和生命科學學院周大旺教授課題組的大力支持。由科技部國家重點研發計劃和國家基金委醫學部重點項目資助完成。

        原文鏈接:https://www.cell.com/molecular-cell/fulltext/S1097-2765(20)30305-1


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