β-Catenin介导的TAM表型通过OSM/STAT3/LOXL2轴促进胰腺癌转移

β-Catenin mediated TAM phenotype promotes pancreatic cancer metastasis via the OSM/STAT3/LOXL2 axis.

作者信息Yijia Zhang, Xinya Zhu, Liyuan Chen, Tianyu Gao, Guang Chen, Jin Zhu, Guoyu Wang, Daiying Zuo
PMID39740539
期刊Neoplasia
发布时间2025-02
DOI10.1016/j.neo.2024.101096

实验完整度

包含体外细胞共培养、siRNA敲低、药理学抑制、体内皮下和尾静脉转移模型、RNA-seq和scRNA-seq等多层级验证,并明确机制通路。

主要模型

THP-1来源巨噬细胞 PANC-1和SW1990人PDAC细胞系 Panc02小鼠PDAC细胞系 C57BL/6小鼠皮下移植瘤和尾静脉肺转移模型

重点核对

THP-1细胞用10 ng/ml PMA分化24小时,恢复24小时 TAM诱导使用50%肿瘤条件培养基处理48小时 XAV939(5 μM)预处理24小时抑制β-catenin OSM重组蛋白浓度5、10、20 ng/ml处理24或48小时 体内模型使用1×10^6 Panc02细胞,皮下或尾静脉注射

摘要

胰腺导管腺癌(PDAC)以其侵袭性和预后不良为特征,这主要归因于其独特的肿瘤微环境。然而,肿瘤相关巨噬细胞(TAMs)促进PDAC进展的分子机制,特别是β-catenin信号在调节TAM表型和功能中的作用,仍不完全清楚。最初,我们对RNA-seq和单细胞RNA-seq(scRNA-seq)数据集进行了全面分析,以研究OSM和LOXL2在PDAC中的表达模式。随后,使用THP-1来源的巨噬细胞检查了TAMs中β-catenin与OSM之间的调控关系。此外,通过体外共培养系统和体内Panc02肺转移模型评估了TAM来源的OSM对PDAC进展的功能影响。另外,机制研究采用了靶向β-catenin、OSM和STAT3信号的药理学抑制剂和遗传学方法。值得注意的是,PDAC标本中OSM和LOXL2的表达升高与患者生存期差显著相关。有趣的是,scRNA-seq分析显示,在免疫细胞中,β-catenin信号在TAMs中被独特激活,这进而调节了TAM极化和OSM表达。这些表达OSM的TAMs表现出独特的M1/M2混合表型。此外,我们对TAMs的转录谱分析揭示了促炎和抗炎程序的同步激活,并富集了Wnt信号通路。对暴露于TAM来源因子的PDAC细胞进行RNA-seq分析,显示间质转化和干性增强,并直接富集了OSM信号和细胞外基质重塑通路。机制上,β-catenin激活直接调节TAM表型和OSM表达,而TAM条件培养基增强了PDAC细胞的迁移、侵袭和肺转移。重要的是,抑制β-catenin信号同时改变TAM极化并降低OSM表达,这显著减弱了共培养PDAC细胞的上皮间质转化(EMT)。此外,STAT3抑制消除了OSM诱导的LOXL2表达和随后的EMT程序。总的来说,我们确定了一个新的β-catenin/OSM-STAT3/LOXL2信号轴介导TAM诱导的PDAC进展。该通路不仅阐明了β-catenin介导的TAM功能和表型调节的一个先前未识别的机制,也为干预提供了潜在的治疗靶点。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
β-catenin信号在肿瘤相关巨噬细胞中如何调节其表型和OSM分泌,进而通过OSM/STAT3/LOXL2轴促进胰腺癌进展?
核心机制
β-catenin激活TAM中OSM表达,TAM来源的OSM通过STAT3信号上调PDAC细胞中LOXL2,从而驱动EMT和转移。
主要证据
基于TCGA和GSE62165 RNA-seq及GSE212966 scRNA-seq分析,体外共培养和siRNA敲低、药理学抑制实验,以及Panc02体内转移模型。
研究意义
揭示β-catenin/OSM-STAT3/LOXL2轴是PDAC潜在治疗靶点。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

分析OSM和LOXL2表达及预后关联

评估OSM和LOXL2在PDAC中的表达及其与患者生存的关系

利用TCGA、GTEx和GSE62165数据集进行差异表达、生存、ROC和免疫浸润分析。

2

scRNA-seq识别OSM+ TAM亚群

鉴定PDAC微环境中OSM+ TAM的存在及其β-catenin信号激活状态

对GSE212966数据集进行单细胞转录组分析,聚类并比较正常和肿瘤组织,分析TAMs中CTNNB1和OSM表达。

3

体外诱导TAM并表征表型

建立TAM体外模型并验证其混合极化表型

THP-1经PMA分化后,用肿瘤条件培养基(TCM)诱导TAM,通过Western blot、流式、免疫荧光和RNA-seq表征。

4

验证TAM条件培养基对PDAC细胞功能的影响

评估TAM来源因子对PDAC细胞增殖、迁移、侵袭和体内转移的影响

用MCM处理PDAC细胞,进行CCK-8、Transwell迁移和侵袭实验,以及在Panc02皮下和尾静脉转移模型中验证。

5

验证β-catenin信号调节TAM表型和OSM表达

确定β-catenin信号是否调节TAM极化和OSM产生

使用XAV939(β-catenin抑制剂)或siCTNNB1处理TAM,检测β-catenin靶基因、极化标志物和OSM表达;使用IWP-2抑制Wnt分泌。

6

验证TAM来源OSM通过STAT3/LOXL2诱导EMT

阐明TAM来源OSM诱导PDAC细胞EMT的分子机制

通过OSM或IL6ST敲低、重组人OSM刺激、STAT3抑制剂WP1066和LOXL2抑制剂CMH处理,检测EMT标志物和LOXL2表达。

7

体内验证MCM对肿瘤生长和转移的影响

评估TAM条件培养基在体内对PDAC生长和转移的影响

Panc02细胞经MCM预处理后,皮下或尾静脉注射入C57BL/6小鼠,监测肿瘤体积和肺转移结节。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
RPMI-1640培养基Gibco11875093
胎牛血清Gibco26140079
青霉素-链霉素BeyotimeC0222
佛波酯MilliporeSigmaP8139
XAV939MedChemExpressHY-15147
IWP-2MedChemExpressHY-13912
WP1066AbMoleM2125
CMHAbMoleM14566
二甲基亚砜BeyotimeST2336
重组人OSMArcobiosystemsOSM-H5213
Lipofectamine 2000Thermo Fisher Scientific11668019
Opti-MEM培养基Gibco31985070
0.22 μm过滤器MilliporeSigmaSLGP033NS
CCK-8试剂盒BeyotimeC0037
Transwell小室Corning3422
基质胶Corning354234
结晶紫MilliporeSigmaV5265
SDS裂解液BeyotimeP0013G
BCA蛋白定量试剂盒BeyotimeP0010
PVDF膜MilliporeSigmaIPVH00010
封闭液Wuhan Boster Biological TechnologyAR0041
HRP标记二抗ProteinTechSA00001-2
流式染色缓冲液ProteinTechPF00018
FITC标记抗CD206抗体ProteinTechFITC-65155
TRIzol试剂Thermo Fisher Scientific15596026
PrimeScript RT试剂盒Takara BioRR047B
PowerUp SYBR Green预混液Applied BiosystemsA25743
共聚焦培养皿NEST801002
QuickBlock封闭液BeyotimeP0260
FITC标记二抗ProteinTechSA00003-2
生物素化二抗BD Biosciences550338
链霉亲和素-HRP复合物BD Biosciences550946
DAB显色试剂盒BD Biosciences550880
人OSM ELISA试剂盒AnimaluniLV10395
异氟烷----
R540小动物麻醉机RWD Life Science--

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
细胞培养与分化
THP-1分化使用PMA浓度10 ng/ml,处理24小时,恢复24小时。
阅读提示:参见Materials and methods中的“Drugs and cytokine treatment”
TAM诱导
TCM制备:80%融合度PANC-1或SW1990细胞无血清培养24小时;MCM制备:M0巨噬细胞以50% TCM处理48小时,再换无血清培养24小时。
阅读提示:参见Materials and methods中的“Preparation of conditioned medium”
β-catenin抑制
XAV939使用浓度5 μM,预处理24小时。
阅读提示:参见Materials and methods中的“Drugs and cytokine treatment”
STAT3抑制
WP1066使用浓度5 μM,预处理24小时。
阅读提示:参见Materials and methods中的“Drugs and cytokine treatment”
OSM刺激
重组人OSM浓度5-20 ng/ml,处理24-48小时。
阅读提示:参见Materials and methods中的“Drugs and cytokine treatment”
体内实验
C57BL/6小鼠皮下注射1×10^6 Panc02细胞(与Matrigel 1:1),尾静脉注射1×10^6细胞,监测时间及肿瘤体积测量方法。
阅读提示:参见Materials and methods中的“Establishment of murine subcutaneous xenograft and tail vein metastasis models”