7月30日，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)潘躍銀/楊振業(yè)研究團(tuán)隊在期刊《Cell Death Discovery》上發(fā)表了題為“Myeloid PTEN loss affects the therapeutic response by promoting stress granule assembly and impairing phagocytosis by macrophages in breast cancer”的研究論文，本研究中，研究人員揭示了髓系PTEN可能影響B(tài)RCA抗腫瘤免疫的新機(jī)制。研究人員通過egr1促進(jìn)的TIAL1轉(zhuǎn)錄上調(diào)，檢測了PTEN缺陷骨髓源性巨噬細(xì)胞(BMDMs)在氧化應(yīng)激下加速應(yīng)激顆粒(SG)的組裝。PI3K/AKT/mTOR (PAM)通路的激活也促進(jìn)了SG的形成。BMDMs中SG組裝過程中的ATP消耗損害了4T1細(xì)胞的吞噬能力，可能導(dǎo)致抗腫瘤免疫的破壞。在BRCA新輔助隊列中，研究人員觀察到髓系PTENlow患者G3BP1在CD68+細(xì)胞中聚集為SGs的反應(yīng)較差，這一發(fā)現(xiàn)與研究人員在研究中觀察到的PTEN缺陷巨噬細(xì)胞傾向于更容易聚集吞噬功能受損的SGs一致。本研究結(jié)果揭示了SGs對BMDMs的非常規(guī)影響，并可能為BRCA患者的耐藥和治療策略提供新的視角。
背景知識
作為世界上常見的腫瘤類型，乳腺癌(BRCA)以其異質(zhì)性，特別是其腫瘤微環(huán)境(TME)的復(fù)雜性而聞名。盡管腫瘤學(xué)近期取得了進(jìn)展，但許多患者對抗腫瘤治療的反應(yīng)仍然很差，并且存在耐藥性。綜合應(yīng)激反應(yīng)(integrated stress response, ISR)是細(xì)胞在缺氧、ROS、DNA損傷和炎癥等綜合應(yīng)激條件下適應(yīng)TME的一種進(jìn)化保守機(jī)制，其中氧化應(yīng)激被認(rèn)為是腫瘤細(xì)胞、免疫細(xì)胞甚至外源性治療藥物產(chǎn)生的主要應(yīng)激。巨噬細(xì)胞作為TME的關(guān)鍵成員，尤其是當(dāng)其功能失調(diào)時，在建立有利于BRCA發(fā)生和轉(zhuǎn)移的環(huán)境中起著至關(guān)重要的作用，而這種環(huán)境與腫瘤對營養(yǎng)/缺氧或治療藥物的反應(yīng)密切相關(guān)。PTEN是腫瘤和免疫細(xì)胞中具有重要調(diào)控功能的典型基因。研究表明，骨髓相關(guān)的PTEN缺失抑制乳腺癌患者的抗腫瘤免疫，揭示了PTEN在巨噬細(xì)胞和TME中的新功能。
與腫瘤細(xì)胞一樣，巨噬細(xì)胞在面臨壓力時聚集應(yīng)激顆粒(SGs)作為保護(hù)。SGs作為一種非膜細(xì)胞器和液-液相分離(LLPS)產(chǎn)物，保護(hù)腫瘤細(xì)胞免于死亡，有助于抗腫瘤;然而，SGs在免疫細(xì)胞中的作用和調(diào)控機(jī)制尚不清楚，需要進(jìn)一步的研究。
髓系PTEN與巨噬細(xì)胞中的SGs和BRCA患者的抗腫瘤免疫反應(yīng)有關(guān)
研究人員利用TCGA-BRCA數(shù)據(jù)庫中的患者數(shù)據(jù)，從GO知識庫中獲得與氧化應(yīng)激反應(yīng)的正向或負(fù)向調(diào)控相關(guān)的基因集進(jìn)行富集分析，并根據(jù)ES截斷值將患者分為高ES組和低ES組。結(jié)果顯示，與氧化應(yīng)激反應(yīng)呈正相關(guān)的基因與BRCA患者的預(yù)后呈負(fù)相關(guān)，表明正調(diào)控高亞組樣本的預(yù)后更差。response_to_oxidative_stress負(fù)調(diào)控基因集在OS中無顯著差異。為了探索假設(shè)，研究人員試圖確定BRCA患者巨噬細(xì)胞SGs的臨床證據(jù)，并探索SGs與BRCA患者臨床結(jié)局的相關(guān)性。通過在BRCA隊列的病理切片中對G3BP1進(jìn)行免疫熒光染色，研究人員發(fā)現(xiàn)在一些髓樣PTENlow樣本中，G3BP1在cd68陽性細(xì)胞中呈粗糙斑點(diǎn)甚至液滴聚集分布，表明SGs的形成。在髓系PTENhigh樣本中，G3BP1染色顯示細(xì)胞質(zhì)中有細(xì)砂樣分布，沒有液滴聚集。這些結(jié)果表明，SG可能更容易在PTEN缺陷的巨噬細(xì)胞中形成，并可能參與相應(yīng)髓系PTEN狀態(tài)的BRCA患者的耐藥機(jī)制。
髓系PTEN與巨噬細(xì)胞SGs和BRCA患者的抗腫瘤免疫反應(yīng)相關(guān)
在PTEN缺陷的BMDMs中，SG的組裝加速
根據(jù)髓系PTENlow BRCA樣本中巨噬細(xì)胞SGs的證據(jù)，研究人員推測PTEN缺陷的巨噬細(xì)胞可能更容易形成SGs。為了證實(shí)這一推測，研究人員通過亞砷酸鹽(Ars)在Lys2-Cre-Ptenf/f (PtenmKO)和Ptenf/f小鼠的BMDMs中誘導(dǎo)SGs，并評估SGs在PtenmKO BMDMs中的積累?？紤]到傳統(tǒng)的SG組裝是由真核翻譯起始因子2亞基α (EIF2S1, eIF2α)的磷酸化觸發(fā)的，研究人員評估了兩組巨噬細(xì)胞中PTEN的磷脂酯酶活性。然而，在Ptenf/f和PtenmKO BMDMs中，eIF2α和P-eIF2α的蛋白水平?jīng)]有顯著差異，表明eIF2α的磷酸化與BMDMs中PTEN的狀態(tài)無關(guān)。
由于SGs是細(xì)胞質(zhì)中LLPS的產(chǎn)物，它們的形成也由有核成分蛋白濃度的升高驅(qū)動。接下來，研究人員檢測了幾個關(guān)鍵的RNA結(jié)合蛋白，如G3BP, TIA1/TIAL1和DDX3X，在SGs中，發(fā)現(xiàn)TIA1/TIAL1，尤其是TIAL1，是高表達(dá)的。與此一致的是，在接受新輔助化療的BRCA患者隊列中，BRCA組織的IHC染色也顯示，TIAL1在髓系PTENlow樣本中的表達(dá)高于髓系PTENnormal或髓系PTENhigh樣本。與髓系PTEN一樣，髓系TIAL1的表達(dá)與BRCA患者的療效相關(guān)。
SG的形成通過顯著的ATP消耗損害了BMDMs的吞噬作用
對于那些對治療耐藥性更強(qiáng)但并非來自髓系PTEN高表達(dá)患者的患者，研究人員推測盡管SGs可以提供生存保護(hù)，但它們可能對BMDMs的抗腫瘤功能有害。首先，研究人員評估了BMDMs培養(yǎng)基中的幾種常規(guī)炎癥細(xì)胞因子（TNF-α、IL-6和MCP-1），在SG誘導(dǎo)后未觀察到顯著差異，這一結(jié)果與先前的研究結(jié)果一致。此外，關(guān)于抗原呈遞，BMDMs上的MHC-II分子表達(dá)未出現(xiàn)顯著變化。然而，在與4T1細(xì)胞共培養(yǎng)后，研究人員發(fā)現(xiàn)在BMDMs中誘導(dǎo)SGs后，其吞噬效率明顯降低，這一效應(yīng)可通過已證明能抑制SG組裝的化合物阿霉素得到緩解。
研究小結(jié)
總之，本研究結(jié)果表明，當(dāng)面對氧化應(yīng)激時，作為一種自我保護(hù)方式，巨噬細(xì)胞中SG的組裝會消耗大量的ATP，從而影響細(xì)胞骨架重塑以進(jìn)行吞噬作用。此外，巨噬細(xì)胞中PTEN的缺失通過上調(diào)TIAL1表達(dá)和激活PAM通路促進(jìn)SG形成，從而終損害BRCA微環(huán)境中的抗腫瘤免疫。本研究發(fā)現(xiàn)可能有助于開發(fā)新的策略，并為改善BRCA患者的治療效果和預(yù)后提供了理論依據(jù)，尤其是那些缺乏足夠的髓系PTEN功能的患者。
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