《科学家发现抑制肺癌转移的代谢小分子》

  • 来源专题:科技大数据监测服务平台
  • 编译者: zhoujie
  • 发布时间:2019-06-28
  • 科学家发现抑制肺癌转移的代谢小分子. . 肺癌是全世界也是我国发病率和死亡率最高的恶性肿瘤,其死亡率居高不下的重要原因就是癌细胞转移。 中国科学院分子细胞科学卓越创新中心杨巍维研究团队与中国科学院大连化学物理研究所李国辉团队合作的一项最新研究,揭示细胞代谢产物——尿苷二磷酸葡萄糖可以有效抑制肺癌转移,为肺癌转移的监测和阻断提供了新的靶点和生物标志物。该成果于6月27日凌晨在线发表于国际权威学术期刊《自然》。 致命的威胁:癌细胞转移 据统计,90%以上的癌症死亡是由癌细胞转移造成的。传统手术以及术后放化疗可以有效控制原发肿瘤,但对发生转移的肿瘤往往束手无策。以往研究表明,代谢异常是恶性肿瘤的重要特征。这些异常的代谢可重塑肿瘤细胞以增强其生长和存活,但其是否以及如何支撑肿瘤转移却鲜为人知。 杨巍维告诉《中国科学报》,人体内有一个可以促进癌症快速转移的蛋白质Snail(蜗牛),正常情况下它的mRNA会被细胞内的一类“切割”酶降解,Snail也“自身难保”。但当Snail的mRNA与另一种名为HuR的蛋白质结合后,Snail则变得更加稳定,令“切割”酶“无从下手”。杨巍维说,“Snail在这个时候就真的淡定如‘蜗牛’了。”但对患者而言,就是癌症转移,带来的后果是不堪设想的。 严密的追捕:亦正亦邪的“HuR蛋白” 对于“蜗牛”的命运从被降解到“助纣为虐”的发展历程,杨巍维进一步解释说,这里面有个关键的角色,亦正亦邪的“HuR蛋白”。正常细胞中的HuR蛋白多与尿苷二磷酸葡萄糖紧紧“绑定”,这个时候HuR蛋白是“守法公民”。但在肺癌细胞中,尿苷二磷酸葡萄糖脱氢酶的第473位酪氨酸发生高度磷酸化,与HuR蛋白结合后,催化原本被HuR紧紧“绑定”的尿苷二磷酸葡萄糖反应生成尿苷二磷酸葡萄糖醛酸,并“解绑”HuR蛋白。“解绑”后的HuR蛋白,瞬间变成了“黑帮老大”,与Snail的mRNA结合,提高了Snail的稳定性,犹如为它打开了“保护伞”,增强了肿瘤细胞的迁移能力,进而促进了肺癌转移。 研究人员深入分析临床数据发现,肺癌患者体内的尿苷二磷酸葡萄糖含量与肺癌的转移复发密切相关。相比原发病灶,转移灶中肺癌组织的尿苷二磷酸葡萄糖含量急剧降低;更为重要的是,发生远端转移的肺癌患者的血液样本中尿苷二磷酸葡萄糖含量也显著降低。此外,他们还发现肺癌组织中尿苷二磷酸葡萄糖脱氢酶第473位酪氨酸磷酸化水平越高,发生肺癌转移的几率越大,且患者的预后越差。 希望的曙光:癌症转移诊断和治疗 这项研究首次揭示了尿苷二磷酸葡萄糖抑制肿瘤的新功能及其作用机制,为肺癌转移的诊断提供了首个生化标志物,有助于肿瘤早期转移的发现。对此,杨巍维说:“我们希望这项研究能为肺癌患者癌肿转移提供诊断依据,今后我们也会将研究进行拓展,让更多肿瘤一旦转移就能被及时发现,及时治疗。” 谈及此项研究对于肺癌转移的治疗价值,杨巍维坦言:“我们团队也尝试了给小鼠注射适量的尿苷二磷酸葡萄糖,发现抑制肺癌转移效果很明显。我们希望这项发现能为转移肺癌的治疗新药研发提供新思路。”

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    • 癌症转移仍然是造成癌症病人死亡的首要原因,主要是由于目前缺乏特殊的有效的抑制剂以抑制这个复杂的过程。 为了找到可以选择性靶向转移状态药物,来自美国堪萨斯大学和西北大学等机构的研究人员使用核周室(perinuclear compartment,PNC,一种与癌细胞转移行为相关的复杂细胞核结构)作为生物标记物对140000种结构不同的化合物进行了高通量筛选。 研究人员发现通过优化筛选出来的药物Metarrestin可以降解多种癌细胞系中的PNCs,可以在体外抑制癌细胞侵袭。同时研究人员还发现这种药物可以抑制三种人癌症小鼠移植模型发生转移,可以在没有可检测到的副作用的情况下延长转移性胰腺癌小鼠模型的生存期。 进一步研究显示Metarrestin扰乱了核仁的结构,抑制了RNA聚合酶1的转录,在一定程度上是通过与翻译延长因子eEF1A2相互作用来发挥作用。 因此,研究人员认为Metarrestin代表着一类治疗转移性癌症的很有前景的药物。
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    • 编译者:hujm
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    • 在PD-1/PD-L1抑制剂使用了近10年的今天,科学家竟然还能围绕PD-L1,发现刷新认知级别的新机制。   近日,由美国乔治亚医学院Liu Kebin教授领衔的研究团队,在著名期刊《癌细胞》上发表了一项重大研究成果[1]。   这篇论文有两个出人意料的新发现:第一,肿瘤细胞PD-L1竟然不直接抑制细胞毒性T细胞的毒性;第二,肿瘤细胞PD-L1对肿瘤原发灶没有保护作用,而是通过与转移灶髓系细胞PD-1结合,抑制细胞毒性T细胞对转移灶的浸润,促进转移灶肿瘤的生长。 时至今日,我们都知道,免疫检查点抑制剂主要是通过阻断PD-1/PD-L1信号通路,发挥抗癌作用的。其中,PD-1指的主要是细胞毒性T细胞表面的PD-1,而PD-L1主要是癌细胞表面的PD-L1[2]。   目前对PD-1及其下游信号通路功能的争议较小,然而,究竟是谁的PD-L1在通过PD-1影响T细胞的活性,目前仍存在争议。   大量基于小鼠模型的研究发现,树突状细胞和巨噬细胞等免疫细胞的PD-L1,在抑制T细胞抗肿瘤反应中发挥了主导作用[3];仅有一项研究发现,肿瘤细胞PD-L1(tPD-L1)足以抑制细胞毒性T细胞的毒性,以促进结肠癌小鼠模型的肿瘤免疫逃逸[4]。然而,人体临床研究却发现,肿瘤细胞PD-L1或者肿瘤细胞联合免疫细胞PD-L1才是预后的最强指标[5,6]。   在Liu教授看来,小鼠研究结果之所以与临床研究不符,可能是因为肿瘤的解剖位置不同。在临床前研究中,导致小鼠死亡的大多是类似于原发肿瘤的肿瘤负担过高;而癌症患者的死亡,主要是癌症转移导致的。因此,肿瘤细胞PD-L1对于癌症的转移可能有不为人知的重要作用。   为了搞清楚肿瘤细胞PD-L1的功能,Liu教授团队选用了4种表达PD-L1的癌细胞系:三阴性乳腺癌细胞系4T1,微卫星稳定型肠癌细胞系CT26,转移性微卫星不稳定肠癌细胞系MC38-met,黑色素瘤细胞系B16-F10。他们还基于上述4个细胞系,构建了一一对应的PD-L1敲除癌细胞系。   他们将上述8种细胞系分别与一个细胞毒性T细胞系混合培养,发现T细胞对所有癌细胞系都显示出剂量依赖的细胞毒性,而且T细胞和正常癌细胞系共培养还会导致双方的PD-1和PD-L1表达水平上升。他们还发现,PD-L1的表达对癌细胞竟然没有保护作用,甚至加入PD-1抑制剂也没有保护作用。   Liu教授认为,这说明在不存在肿瘤微环境的情况下,癌细胞和T细胞1V1的时候,表不表达PD-L1对癌细胞来说是一样的。其实这还暗示,肿瘤细胞PD-L1与T细胞PD-1之间的互作,可能不影响T细胞的毒性。 那么这种现象在体内是不是也存在呢?   没想到真存在。   无论是将哪对细胞系注射到小鼠体内,PD-L1存在与否都不影响肿瘤的大小。这再次说明,肿瘤细胞PD-L1对原发肿瘤的生长没有帮助。这确实刷新了我的认知!   接下来Liu团队以三阴性乳腺癌4T1(可自发发生肺转移)为例,探索了肿瘤细胞PD-L1对癌症转移的影响。他们发现,在小鼠乳腺分别接种两种癌细胞后,表达PD-L1的肿瘤细胞肺部转移灶更多,肿瘤负担更重,而PD-L1被敲除的4T1细胞的肺转移能力明显被削弱。在其他几个细胞系中,也发现了类似的现象。 在随后的研究中,Liu团队证实,虽然肿瘤细胞PD-L1不保护原发灶,但是髓系细胞表面的PD-L1确实是在保护原发灶。这一发现很好地解释了前面的人鼠差异。   确定肿瘤细胞PD-L1促进转移且不保护原发灶之后,Liu团队要解决的问题是,肿瘤细胞的PD-L1究竟是如何促进癌细胞转移的。   为了回答这个问题,他们首先比较了PD-L1表达状态对原发灶和转移灶肿瘤微环境的影响。结果发现,在接种后1天后,无论PD-L1是否敲除,小鼠肺部的初始癌细胞没有差异。他们还注意到,相比正常的4T1,PD-L1被敲除的4T1肺部转移灶CD3阳性细胞浸润增加,但是原发灶没有;如果清除小鼠体内的免疫细胞,那无论PD-L1表达与否,都能形成同样的肺转移灶。   这些数据说明,肿瘤细胞PD-L1并不影响癌细胞的散播,而是帮助转移灶的癌细胞躲避细胞毒性T细胞的杀伤。   这又是如何实现的呢?   经过一系列复杂的实验,Liu团队发现转移灶肿瘤细胞PD-L1与髓系细胞PD-1(mPD-1)结合后,会激活SHP2,下调IFN-I→STAT1→CXCL9这条会招募细胞毒性T细胞的信号通路,进而抑制T细胞对转移灶的浸润,而不是通过PD-1/PD-L1通路抑制了T细胞的杀伤力。 总的来说,Liu教授团队的这项研究成果让我们对癌症免疫有了全新的认知。让我们知道,原来PD-1/PD-L1这条信号通路远比我们想想的复杂,它的功能不仅与细胞类型有关,而且还与肿瘤的解剖部位有关。   更重要的是,这个研究让我们对免疫新辅助和辅助治疗有了更深的理解,也夯实了这两种疗法的理论基础。   参考文献: [1].Klement JD, Redd PS, Lu C, et al. Tumor PD-L1 engages myeloid PD-1 to suppress type I interferon to impair cytotoxic T lymphocyte recruitment. Cancer Cell. 2023;41(3):620-636.e9. doi:10.1016/j.ccell.2023.02.005 [2].Tumeh PC, Harview CL, Yearley JH, et al. PD-1 blockade induces responses by inhibiting adaptive immune resistance. Nature. 2014;515(7528):568-571. doi:10.1038/nature13954 [3].Oh SA, Wu DC, Cheung J, et al. PD-L1 expression by dendritic cells is a key regulator of T-cell immunity in cancer. Nat Cancer. 2020;1(7):681-691. doi:10.1038/s43018-020-0075-x [4].Juneja VR, McGuire KA, Manguso RT, et al. PD-L1 on tumor cells is sufficient for immune evasion in immunogenic tumors and inhibits CD8 T cell cytotoxicity. J Exp Med. 2017;214(4):895-904. doi:10.1084/jem.20160801 [5].Yoon HH, Jin Z, Kour O, et al. Association of PD-L1 Expression and Other Variables With Benefit From Immune Checkpoint Inhibition in Advanced Gastroesophageal Cancer: Systematic Review and Meta-analysis of 17 Phase 3 Randomized Clinical Trials. JAMA Oncol. 2022;8(10):1456-1465. doi:10.1001/jamaoncol.2022.3707 [6].Zou Y, Zou X, Zheng S, et al. Efficacy and predictive factors of immune checkpoint inhibitors in metastatic breast cancer: a systematic review and meta-analysis. Ther Adv Med Oncol. 2020. doi:10.1177/1758835920940928