王红霞团队：揭示乳腺癌化疗耐药“元凶”和干预策略

2024年04月03日，复旦大学附属肿瘤医院王红霞课题组在Science子刊《Science Translational Medicine》杂志在线发表题为“TSPAN8+ myofibroblastic cancer-associated fibroblasts promote chemoresistance in patients with breast cancer”的研究论文，研究团队在肿瘤微环境中首次鉴定出一种名为“TSPAN8+ myCAFs”的成纤维细胞耐药新亚群，与化疗失效密切相关。基于这一重大发现，团队开发了靶向TSPAN8-SIRT6信号的联合治疗策略，破解患者化疗耐药难题。

研究背景

癌症相关成纤维细胞（CAFs）是肿瘤微环境（TME）中最丰富的成分之一，可协调肿瘤转移、血管生成和治疗反应。尽管最近取得了进展，但通过靶向CAFs来抑制肿瘤的尝试在小鼠模型和癌症患者中取得了相互矛盾的结果。CAFs的异质性可能是治疗失败的原因。CAFs表现出不同的激活表型，其特征是成纤维细胞活化蛋白（FAP）、α-平滑肌肌动蛋白（αSMA）、波形蛋白、血小板衍生生长因子受体 α/β （PDGFRα/β）和成纤维细胞特异性蛋白 1（FSP1 或 S100A4）的表达。然而，这些蛋白质中的每一种仅在不同的亚群中表达。最近的研究表明，CAF群体具有很强的异质性，表现为肌成纤维细胞 CAF（myCAF）、富含炎症/生长因子的CAF（iCAF）和抗原呈递CAF（apCAF）。其中，myCAFs的特征在于透明质酸合酶2和αSMA的高表达以及与癌细胞相邻的优先定位，而αSMA低表达的iCAFs的特征在于分泌促炎细胞因子，并且距离癌细胞更远。同样，最近的另一项研究通过单细胞 RNA （scRNA）分析揭示了四种 CAF 亚型（S1 至 S4）的存在，每种亚型都有不同的作用，并且在癌症亚型中的分布不同。然而，这些已鉴定的 CAF 亚型仅代表等待功能表征的众多亚群的一部分。进一步表征 CAF 异质性及其受组织肿瘤界面影响可以揭示基于 CAF 的癌症治疗的脆弱性靶标。

细胞衰老被认为是一种复杂的应激反应和肿瘤发生的屏障。基质成纤维细胞衰老与许多癌症类型的发病率增加有关，并影响基质-上皮相互作用。多项研究表明，与癌症上皮相邻的区域优先富集衰老基质细胞。尽管机制尚不清楚，但 CAFs 的激活伴随着非增殖性“衰老”状态以及生长因子、促炎细胞因子和降解酶的分泌增加，统称为衰老相关分泌表型（SASP）。SASP成纤维细胞可以促进癌症的生长和进展，而衰老的消除会导致癌症促进活性的丧失。研究表明，通过与细胞毒性药物连续孵育产生的化疗耐药性 CAF 表现出各种炎症介质的表达增加，类似于前面描述的 SASP。SASP成分可以诱导癌细胞的重编程，导致衰老相关癌症干细胞（CSC）的形成。例如，白细胞介素-6 （IL-6）和 IL-8 是 SASP 的两种最典型的促炎细胞因子，在 CSC 的富集和维持中起着核心作用。关于衰老细胞的大多数知识都是从对未转化的成纤维细胞和原代上皮细胞的研究中获得的。然而，癌细胞和 CAF 的衰老特征可能不同，因为参与衰老诱导的途径在癌症中经常失调。肿瘤细胞衰老的特征是增殖和生长能力的丧失，这阻碍了肿瘤的进展。相反，CAFs的衰老与其激活和功能转化有关，导致TME的变化和后续影响，如调控因子的分泌。在这种情况下，细胞衰老是一种伪装形式，它隐藏了高度静止状态和增加的干性。除此之外，关键的同形性成分，如p16INK4a、p21CIP1和H3K9me3，也是细胞干性的关键调节因子。因此，senotherapy是一种选择性靶向衰老样细胞的治疗策略，与常规抗癌疗法相结合，已被提出为一种很有前途的抗癌治疗方法。

研究结果

本研究，我们使用高维流式细胞术分析进行了单细胞分析，并鉴定了一种独特的衰老样四跨膜蛋白-8 （TSPAN8）肌成纤维细胞 CAF （myCAF）亚群，该亚群与多个乳腺癌（BC）患者队列的治疗耐药性和生存率低相关。TSPAN8 myCAFs 通过分泌衰老相关分泌表型（SASP）相关因子 IL-6 和 IL-8 来增强周围 BC 细胞的干性，以抵消化疗。NAD 依赖性蛋白脱乙酰酶 sirtuin 6 （SIRT6）减少是 TSPAN8 myCAF 的衰老样表型和肿瘤促进作用的原因。从机制上讲，TSPAN8 通过募集 MAPK11 促进泛素 E3 连接酶视网膜母细胞瘤结合蛋白 6 （RBBP6）在 Ser772 位点的磷酸化，从而诱导 SIRT6 蛋白破坏。反过来，SIRT6 下调上调 GLS1 和 PYCR1，这导致 TSPAN8 myCAF 分泌天冬氨酸和脯氨酸，因此被证明是支持 BC 生长的营养生态位。通过证明 TSPAN8SIRT6low myCAF 与不利的疾病结局密切相关，我们提出抗 TSPAN8 抗体和 SIRT6 激活剂 MDL-800 的联合方案是一种有前途的克服化疗耐药性的方法。这些发现强调衰老有助于CAF异质性和化疗耐药性，并表明靶向TSPAN8 myCAFs是一种有前途的规避化疗耐药性的方法。

总之，该研究完整地揭示了CAFs中TSPAN8-MAPK11-RBBP6-SIRT6的信号传导途径，并阐明了靶向TSPAN8-SIRT6轴是作为逆转乳腺癌化疗抵抗的前景策略。