來源:奇點糕 近期,清華大學基礎醫學院鄭撼球團隊和青島大學附屬醫院岳斌團隊聯合發表了一篇研究。通過對骨轉移模型中早期骨定植期獲得的腫瘤細胞進行單細胞RNA測序后,他們鑒定了一個可以促進乳腺癌細胞在骨中定植和生長的關鍵因子,淋巴毒素-β(LTβ)。 機制上,腫瘤來源的LTβ通過與成骨細胞表面的LTβ受體(LTβR)結合,激活了成骨細胞內的NF-κB2信號通路,促使成骨細胞分泌趨化因子CCL2和CCL5,這些趨化因子不僅增強了乳腺癌細胞與成骨細胞的粘附能力,以便腫瘤細胞在骨中定植,還加速了破骨細胞的形成,打破了成骨細胞和破骨細胞之間的平衡,最終促進了骨轉移的發生和進展。 研究發表在Nature Cell Biology上。 為了更好地觀察腫瘤細胞是如何在骨微環境中定植和生存的,研究人員首先構建了乳腺癌骨轉移小鼠模型(向小鼠心臟注射標記了熒光蛋白的乳腺癌細胞系),并在不同時間節點(注射后第4天、第10天、第16天)從小鼠骨髓中提取腫瘤細胞,進行單細胞RNA測序。 這些時間點分別代表了骨轉移的不同階段,即第4天代表定植階段,第10天代表轉移的進展階段,第16天代表晚期骨轉移階段。 結果發現,在早期定植階段,小鼠骨髓中的腫瘤細胞在基因(尤其是那些與細胞化學趨化性、粘附性和血管生成有關的基因)表達上,與原發性腫瘤細胞存在明顯差異。 進一步,基于單細胞RNA測序結果,研究人員構建了一個小型cDNA過表達文庫,并在體內對骨轉移腫瘤細胞中表達較高的基因進行篩選,最終鑒定出了一個可能促進乳腺癌骨轉移的基因,LTβ。 隨后研究人員在乳腺癌患者隊列中驗證了,LTβ表達水平與乳腺癌患者無骨轉移生存期密切相關,即LTβ表達水平越高,乳腺癌患者的無骨轉移生存期越短。 通過基因功能鑒定,研究人員發現,LTβ過表達會增加乳腺癌小鼠骨溶解性病灶區域破骨細胞的數量,促進了骨轉移的進展,加重了骨轉移的負擔,相反,敲除LTβ能夠減少骨轉移負擔并延長小鼠的生存期。以上結果表明,LTβ是促進乳腺癌細胞在骨中定植和生長的關鍵因子。 既然LTβ可以促進乳腺癌細胞在骨中定植和生長,研究人員想知道LTβ是否會對原發性腫瘤的生長產生影響。結果發現,LTβ過表達并不能加速原發腫瘤的生長,但攜帶LTβ過表達細胞的小鼠卻更容易發生骨轉移。這也意味著,LTβ只在骨微環境中發揮作用。 當將腫瘤細胞與骨微環境中的成骨細胞在一起共培養后,研究人員發現,LTβ在腫瘤細胞中的表達水平明顯升高了,這說明,LTβ表達受到成骨細胞的影響。 機制上,當腫瘤細胞到達骨微環境時,腫瘤來源的LTβ通過與成骨細胞表面的LTβ受體(LTβR-Ig)結合,激活了成骨細胞內的NF-κB2信號通路,促使成骨細胞分泌趨化因子CCL2和CCL5,這些趨化因子一方面增強了乳腺癌細胞與成骨細胞的粘附能力,以便腫瘤細胞在骨中定植,另一方面也加速了破骨細胞的形成,最終加速了骨轉移的發生和進展。 最后,在多個乳腺癌骨轉移小鼠模型中,研究人員觀察到,用誘餌受體LTβR-Ig阻斷LTβ信號傳導可顯著減少破骨細胞數量,延長小鼠無骨轉移生存期。這一結果也證實了LTβ作為骨轉移疾病治療靶點的潛力。 總之,該研究深入探討了LTβ在乳腺癌骨轉移中的作用,并揭示了其促進乳腺癌細胞在骨中定植和生長的機制。這些發現不僅為骨轉移疾病的治療提供了新的思路,也提示,LTβ可能成為未來治療骨轉移疾病的一個重要靶點。