EGFR激活的肌成纤维细胞促进胰腺癌转移

撰文 | 咸姐

胰腺导管腺癌（PDAC）的5年总生存率不到8%，是预后最差的癌症之一，而PDAC致死的核心原因在于其通常在患者出现转移后才被诊断出来，而且具有化疗耐药。因此，研究PDAC的转移机制以及预防和治疗这一疾病的有效方法是当务之急。PDAC不同于其他癌症的一个重要特点是具有丰富的非恶性间质，可促进肿瘤的生长和治疗耐药性。在间质细胞中，癌相关成纤维细胞（CAF）长期被认为是PDAC肿瘤微环境（TME）的促肿瘤成分，因为它们参与了结缔组织增生、免疫抑制和促进癌细胞增殖和存活的因子分泌。然而，近年来的研究对这一规则提出了挑战，人们逐渐发现，PDAC的大多数间质其实是由CAF的异质性细胞群组成，包括分子和潜在功能多样化的肌成纤维细胞CAF（myCAF）、炎症性CAF（iCAF）和抗原呈递CAF（apCAF）。研究发现不同CAF细胞群的基因缺失或药理学靶向可导致不同的结果【1,2】。这无疑提醒着我们有必要探索选择性地靶向肿瘤促进CAF细胞群、避免肿瘤抑制细胞群的新治疗策略，而更好地了解可维持肿瘤促进CAF的特性和功能的信号通路是极其重要的，这将为有效的PDAC治疗策略的发现提供重要方向。

近期，来自英国剑桥大学的Giulia Biffi团队在Cancer Cell上在线发表题为EGFR-activated myofibroblasts promote metastasis of pancreatic cancer的文章，证实PDAC myCAF中存在着EGFR/ ERBB2信号的激活，其是通过双调节蛋白介导的自分泌过程而在myCAF中被PDAC恶性细胞分泌的TGF-β所诱导的，而EGFR激活的myCAF可促进PDAC小鼠的转移，从而揭示了先前未被认识的myCAF的功能复杂性，为靶向PDAC恶性细胞和促肿瘤成纤维细胞群的治疗方法的设计提供了新思路。

已有研究发现，转化生长因子β（TGF-β）是促进PDAC myCAF的形成和增殖的主要恶性细胞来源配体，但尚不清楚其是否在这些细胞中具有其他功能。因此，本文研究人员首先对PDAC CAF前体细胞——胰腺星状细胞（PSC）——暴露于TGF-β后的受体酪氨酸激酶（RTK）磷酸化进行了表征。结果显示，与对照培养基中培养的静止PSC相比，磷酸化的表皮生长因子受体（p-EGFR）和磷酸化的Erb-B2受体（p-ERBB2）是TGF-β处理后激活的最丰富的RTK，它们的水平显著升高。研究人员还发现，TGF-β通过其同源受体TGF-β受体Ⅱ（TGFBR2）激活EGFR。此外，PSC中EGFR和ERBB2的激活是快速、持续并对TGF-β受体Ⅰ（TGFBR1）抑制敏感的，而且EGFR和ERBB2是协同激活下游信号传导的。

体内外实验均表明，TGF-β在PDAC恶性细胞中表达，用PDAC类器官的条件性培养基（CM）处理PSC可激活myCAF的特征。本文研究人员发现，PDAC类器官CM也可诱导PSC中EGFR和ERBB2激活，结合RNA测序分析，体内和体外实验均表明PDAC恶性细胞分泌的TGF-β可激活小鼠和人类PDAC中myCAF中的EGFR信号传导。进一步实验证实，自分泌双调节蛋白（AREG）介导了PDAC-myCAF中TGF-β信号传导下游的有效EGFR激活。

随后，研究人员探索了EGFR/ERBB2激活对myCAF的影响，发现EGFR/ERBB2信号传导介导了TGF-β诱导的myCAF的增殖。体外实验表明，EGFR/ERBB2的抑制优先靶向myCAF而不是iCAF。此外，分析结果强调了在体内有效靶向EGFR激活的myCAF可能需要EGFR/ERBB2的联合抑制，而不是单独阻断EGFR。同样的，体内实验也证明在PDAC中EGFR/ERBB2抑制后myCAF的靶向性，而且myCAF中EGFR/ERBB2途径的抑制可能会损害PDAC转移的形成。小鼠实验结果显示，虽然原发肿瘤的生长、腹水和肝转移的发生率没有受到显著影响，但EGFR/ ERBB2抑制导致膈肌和肺转移的小鼠明显减少。

值得注意的是，研究人员发现，早已被报道过的一些myCAF亚型，如TGF-β依赖的LRRC15+ CAF并未受到EGFR抑制的显著影响，提示可能只有某一类myCAF在EGFR/ERBB2抑制后减少了。进一步实验显示，EGFR/ERBB2抑制对myCAF的消耗仅限于CD90- myCAF，而CD90+ myCAF甚至有轻微的增加。研究人员发现，与CD90+ myCAF相比，CD90- myCAF中AREG和DUSP6的表达更高，提示在CD90- myCAF中EGFR信号更强，这也解释了EGFR/ERBB2抑制优先靶向CD90- myCAF细胞群的现象。同时，由于靶向ECM产生较少的CD90- myCAF细胞群，EGFR/ERBB2抑制后胶原沉积和α-SMA的水平没有改变。与此同时，研究人员还发现，除了AREG，CD90-和CD90+ myCAF之间还存在许多差异表达的其他分泌蛋白，它们可能介导了这些myCAF细胞群的不同功能，例如，在CD90+ myCAF中富含胶原蛋白，其在PDAC中发挥肿瘤抑制作用；而CD90- myCAF中某些编码分泌蛋白的基因表达上调，如Spp1和Sema3e，它们被证实能促进转移。这些数据对myCAF异质性提出了更深入的了解，并确定了依赖于EGFR/ERBB2信号激活并可能影响PDAC进展的myCAF亚群。

最后，研究人员利用原位移植瘤小鼠模型研究了EGFR激活的myCAF在PDAC进展中的潜在直接作用，确定了myCAF的功能复杂性，证实了EGFR激活的myCAF可促进PDAC的转移，而且是通过增强PDAC恶性细胞的转移潜力来实现的。实验结果同时表明，要更有效的削弱CAF的促转移作用，需要完全抑制CAF中的EGFR信号激活，而不是单独阻断AREG。此外，研究人员还发现，EGFR激活也发生在其他恶性肿瘤的TGF-β依赖性myCAF细胞群中，并可能像PDAC一样也直接受到EGFR/ERBB2靶向策略的影响。

综上所述，本研究通过体外和体内互补分析，揭示了EGFR在PDAC CAF细胞群中激活的未知作用。研究数据显示，TGF-β诱导PDAC myCAF中AREG的表达，引发自分泌EGFR/ ERBB2反应，而该网络更倾向于myCAF，微调了CAF细胞状态的平衡，从而证实EGFR/ERBB2信号通路在PDAC myCAF的一个亚细胞群中是活跃的，强调了EGFR/ERBB2信号通路的抑制对PDAC间质的作用，确定了EGFR激活的myCAF在促进PDAC转移中的作用，以此揭示了恶性细胞-成纤维细胞串扰调节PDAC-myCAF分子和功能异质性并驱动转移的新机制。

https://doi.org/10.1016/j.ccell.2023.12.002

制版人：十一

参考文献

1.Biffi, G., Oni, T.E., Spielman, B., etal. (2019). IL1-Induced JAK/STAT Signaling Is Antagonized by TGFbeta to Shape CAF Heterogeneity in Pancreatic Ductal Adenocarcinoma.Cancer Discov.9, 282–301.

2.Biffi, G., and Tuveson, D.A. (2021). Diversity and Biology of Cancer-Associated Fibroblasts.Physiol. Rev.101, 147–176.