脑转移相关癌症相关成纤维细胞通过IL26和CX3CL1信号驱动非小细胞肺癌进展和治疗抵抗

　　本刊推荐：为解决非小细胞肺癌脑转移(BM)预后差、治疗抵抗的临床挑战，研究人员开展了关于脑转移相关癌症相关成纤维细胞(BM-CAFs)机制作用的研究。研究发现BM-CAFs通过分泌IL26和CX3CL1细胞因子，激活JAK-STAT3和AKT-mTOR信号通路，诱导上皮间质转化(EMT)和癌症干细胞(CSC)表型，从而促进肿瘤进展和化疗抵抗。该研究揭示了BM-CAFs的关键作用机制，为克服NSCLC BM的治疗抵抗提供了新的潜在靶点。

　　

当癌细胞从肺部悄悄迁徙至大脑，一场致命的旅程就此开启。非小细胞肺癌(NSCLC)作为脑转移的最主要来源，让20-30%的患者面临严峻挑战—— median survival仅6个月，超过50%的脑癌死亡由此造成。尽管传统治疗手段不断进步，免疫疗法也加入战局，但复杂的肿瘤微环境(TME)仍然如同一道坚固的屏障，让治疗效果大打折扣。

在这个微环境中，癌症相关成纤维细胞(CAFs)扮演着令人困惑的双面角色。这些细胞通过分泌各种因子，能够促进癌细胞的侵袭、转移，甚至诱导它们获得治疗抵抗能力。特别是在脑转移灶中，这些脑转移相关癌症相关成纤维细胞(BM-CAFs)的具体作用和机制却仍然笼罩在迷雾之中。

正是为了揭开这层迷雾，S.M.Abdus Salam等研究人员开展了一项深入探索。他们发现，这些来自患者的BM-CAFs绝非旁观者，而是积极的"帮凶"，能够显著增强NSCLC细胞的增殖、迁移、侵袭能力，更重要的是，它们还赋予了癌细胞抵抗治疗的能力。

研究人员采用多学科技术方法开展本研究：从NSCLC BM患者标本中分离培养原代BM-CAFs和正常成纤维细胞(NFs)，通过RNA测序(RNAseq)进行差异表达基因分析；建立皮下异种移植和原位脑肿瘤小鼠模型；采用蛋白质印迹(Western blot)、免疫荧光、qRT-PCR等技术分析分子机制；通过中和抗体和siRNA干扰验证特定细胞因子的功能；使用ELISA检测细胞因子分泌水平。

Biological role of patient-derived BM-CAF on NSCLC in vitro and in vivo

研究人员首先从NSCLC脑转移患者标本中成功分离培养了BM-CAFs，这些细胞表现出多样化的形态特征，与来自头皮组织的正常成纤维细胞(NFs)的均匀纺锤形形态形成鲜明对比。通过蛋白质印迹分析和免疫荧光染色，证实BM-CAFs中Vimentin、α-SMA和PDGFR-β表达显著升高，而上皮细胞标志物EPCAM和内皮细胞标志物CD31则检测不到。转录组分析显示BM-CAFs与NFs具有截然不同的基因表达谱，主成分分析清楚地区分了这两种细胞的转录组特征。功能实验证明BM-CAFs能够增强A549细胞的侵袭、迁移和增殖能力，并诱导上皮间质转化(EMT)标志物的表达。在动物实验中，BM-CAFs与A549细胞共注射后，无论是皮下移植模型还是原位脑肿瘤模型，都表现出更快的肿瘤生长和更大的肿瘤体积。特别重要的是，BM-CAFs还赋予了癌细胞对 cisplatin的抵抗能力，减少了凋亡标志物cleaved PARP和cleaved caspase-3的表达，同时上调了癌症干细胞(CSC)标志物CD44和CD133。机制研究表明，BM-CAFs共培养6小时后即可激活NSCLC细胞中的p-JAK1、p-AKT、p-mTOR和p-STAT3信号通路。

Cytokine axis of IL26 and CX3CL1 from BM-CAF on NSCLC cells

通过KEGG通路分析，研究人员发现BM-CAFs中细胞因子-细胞因子受体相互作用通路显著富集。K-means聚类分析鉴定出296个上调基因组成的Cluster D，其中11个基因属于该通路。在这些上调的细胞因子基因中，CX3CL1和IL26表现出最显著的差异表达。ELISA实验证实BM-CAFs中CX3CL1和IL26的分泌量显著高于NFs。重要的是，各种肺癌细胞都表达IL26受体(IL10Rβ/IL20Rα)和CX3CL1受体(CX3CR1)，表明它们能够响应这些BM-CAF来源的细胞因子。功能阻断实验显示，中和IL26或CX3CL1抗体能够显著抑制BM-CAF诱导的癌细胞侵袭。机制上，抗CX3CL1处理降低了CX3CL1分泌并抑制了p-AKT、p-mTOR和p-JAK1的激活，而抗IL26处理则抑制了IL26诱导的p-JAK1和p-STAT3激活。这两种中和抗体处理都导致EMT标志物(Vimentin、Snail、Slug、Twist、ZEB1)和CSC标志物(CD44、CD133)在蛋白和mRNA水平上的下调。

本研究确立了IL26和CX3CL1信号通路作为BM-CAF诱导的NSCLC脑转移进展和治疗抵抗的关键介质。研究发现BM-CAFs通过 distinct mechanisms发挥作用：IL26特异性激活JAK-STAT3通路，而CX3CL1同时激活JAK-STAT3和AKT-mTOR两条通路，共同促进EMT和CSC表型的获得。这些发现不仅深化了我们对脑转移微环境中细胞间相互作用的理解，更重要的是为临床治疗提供了新的潜在靶点。中和抗体实验证明靶向这些细胞因子能够有效逆转BM-CAFs的促癌作用，这为开发针对NSCLC脑转移的新型治疗策略奠定了坚实的理论基础。虽然研究揭示了IL26和CX3CL1的上游调控通路和潜在互联机制仍需进一步探索，但现有数据已经充分表明，针对BM-CAFs的IL26和CX3CL1信号通路可能成为克服当前NSCLC脑转移免疫治疗局限性的有前景的治疗策略。