CXCL8/SDC1轴介导肿瘤干细胞相互作用驱动甲状腺癌远处转移

CXCL8/SDC1 axis mediates tumor stem cell interactions to drive remote transfer in thyroid cancer.

作者信息Wenjuan Wang, Jian Zhou, Baorui Tao, Ning Kong, Jie Shao
PMID41626563
发布时间2026-01
DOI10.1016/j.jpha.2025.101354

实验完整度

包含转录组测序、单细胞测序、空间转录组测序、体外共培养及功能实验、动物皮下移植瘤及肺转移模型等多个独立证据层级,并有明确的机制验证。

主要模型

THCA患者肿瘤组织样本(原发灶与转移灶) FTC238-S细胞(CD133+ THCA干细胞) THP-1单核细胞 BALB/c裸鼠皮下移植瘤及肺转移模型

重点核对

FTC238-S细胞的分选标志物CD133及干性验证 CXCL8处理浓度100 ng/mL,处理时间24 h SDC1敲低慢病毒(sh-SDC1)及阴性对照序列 JAK-STAT通路抑制剂SD-1008处理浓度10 μM,处理时间30 min 体内实验中每组的样本量(6只/组)

摘要

本研究通过单细胞和空间转录组测序,探讨甲状腺癌(THCA)远处转移的分子机制,研究C-X-C基序趋化因子配体8阳性(CXCL8+)单核细胞与 syndecan-1阳性(SDC1+)肿瘤干细胞之间的相互作用网络。分析THCA患者的肿瘤样本,采用单细胞RNA测序(scRNA-seq)、空间转录组测序和肿瘤组织转录组分析。数据用Seurat和CellChat R包处理,通过SPOTlight包整合,并与UCSC Xena数据库的临床数据关联。功能通路富集分析使用基因集富集分析(GSEA)、基因本体论(GO)和京都基因与基因组百科全书(KEGG)。体外,建立单核细胞和THCA干细胞的共培养体系,通过酶联免疫吸附试验(ELISA)和蛋白质印迹法测量蛋白质水平。通过成球实验、集落形成实验、细胞计数试剂盒-8(CCK-8)和Transwell实验评估甲状腺滤泡癌(FTC)238-S细胞的自我更新和迁移能力。体内,在裸鼠中建立皮下肿瘤异种移植模型和肺转移模型。转录组分析确定CXCL8/SDC1轴是Janus激酶-信号转导和转录激活因子(JAK-STAT)信号激活的关键介质,促进THCA干细胞自我更新、侵袭和转移。CXCL8/SDC1表达在THCA患者高风险C1亚型中显著升高,并与较差的预后相关。体外和动物研究证实CXCL8/SDC1轴驱动肿瘤进展和转移。CXCL8+单核细胞与SDC1+肿瘤干细胞的相互作用激活JAK-STAT通路,促进THCA的远处转移。靶向CXCL8/SDC1轴可能为改善THCA患者预后提供新的治疗策略。

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
甲状腺癌中CXCL8+单核细胞与SDC1+肿瘤干细胞的相互作用是否通过激活JAK-STAT信号通路促进肿瘤远处转移?
核心机制
CXCL8+单核细胞分泌的CXCL8与SDC1+肿瘤干细胞上的SDC1相互作用,激活JAK-STAT信号通路,增强肿瘤干细胞的自我更新、迁移和侵袭能力,从而促进甲状腺癌的远处转移。
主要证据
通过转录组测序、单细胞测序和空间转录组测序发现CXCL8与SDC1在转移灶中高表达且共定位;体外共培养实验显示CXCL8过表达增强FTC238-S干性和迁移,而敲低SDC1或阻断CXCL8或抑制JAK-STAT均可逆转;体内动物模型证实阻断CXCL8或敲低SDC1抑制肿瘤生长和转移。
研究意义
该研究为甲状腺癌的治疗提供了新的理论依据和分子靶点,提示靶向CXCL8/SDC1轴可能是一种有效的治疗策略。

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

转录组测序及差异表达分析

筛选与甲状腺癌远处转移相关的关键基因。

对非转移(3例)和转移(4例)甲状腺癌组织进行转录组测序,鉴定差异表达基因,并通过PPI网络分析得到CXCL8-SDC1相互作用的线索。

2

基于TCGA数据的亚型分析及临床相关性

验证CXCL8/SDC1在高危亚型中的表达及其与恶性程度的相关性。

下载TCGA-THCA转录组数据,通过WGCNA和一致性聚类将患者分为C1/C2亚型,分析CXCL8和SDC1在不同亚型及不同肿瘤分期的表达。

3

单细胞转录组测序解析细胞类型和通讯

明确CXCL8和SDC1在何种细胞中表达以及细胞间通讯。

对2个原位肿瘤和2个转移肿瘤样本进行scRNA-seq,鉴定细胞类型,分析CXCL8在单核细胞中高表达,SDC1在肿瘤干细胞中高表达,并比较原位和转移组的细胞通讯强度。

4

空间转录组测序验证共定位

验证CXCL8+单核细胞与SDC1+肿瘤干细胞在空间上的邻近关系。

对原发和转移肿瘤组织进行空间转录组测序,利用SPOTlight注释细胞类型,分析单核细胞和肿瘤干细胞的共定位以及CXCL8和SDC1的表达区域。

5

体外功能实验验证CXCL8/SDC1对干细胞功能的影响

验证CXCL8通过SDC1促进肿瘤干细胞的自我更新、增殖和迁移。

分离FTC238-S细胞,用CXCL8处理或敲低SDC1,检测干性标志物、成球能力、克隆形成、增殖和迁移能力;并利用单核细胞条件培养基进行共培养,以及加入anti-CXCL8中和抗体。

6

机制验证:JAK-STAT通路参与

验证CXCL8/SDC1轴通过激活JAK-STAT信号通路发挥作用。

通过Western blot检测共培养体系中JAK2和STAT3的磷酸化水平,并利用JAK-STAT抑制剂SD-1008处理,观察对干细胞功能的影响。

7

体内动物模型验证

验证CXCL8/SDC1轴在体内促进肿瘤形成和转移。

建立皮下移植瘤模型、原位肿瘤模型和肺转移模型,通过阻断CXCL8或敲低SDC1,评估肿瘤生长和转移情况。

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
C1单细胞自动化制备系统Fluidigm--
HiSeq 4000测序仪Illumina--
10x Genomics Visium平台10x Genomics--
NextSeq 2000测序仪Illumina--
Trizol试剂Invitrogen15596026
Nanodrop 2000分光光度计ThermoFisher1011U
Ribo-Zero磁珠试剂盒EpicentreMRZE706
NEB Next Ultra RNA文库制备试剂盒NEB#E7775
USER酶NEB#M5508
Agilent 2100生物分析仪Agilent--
KAPA文库定量试剂盒KAPA BiosystemsKK4844
NextSeqCN500测序仪Illumina--
pSIH1-H1-copGFP(sh-)干扰载体System BiosciencesSI501A-1
pCDH-CMV-MCS-EF1α-copGFP(oe-)过表达载体System Biosciences--
慢病毒包装试剂盒InvitrogenA35684CN
FTC238细胞Ningbo Mingzhou BiotechnologyMZ-8205
DMEM培养基----
胎牛血清Beijing Solaibao TechnologyS9020
THP-1细胞ProcellCL-0233
RPMI1640培养基ThermoFisher21875091
CD133+分选试剂盒Miltenyi Biotec130-097-049
DMEM/F12培养基ThermoFisher11320033
表皮生长因子ThermoFisherPHG0311
碱性成纤维细胞生长因子ThermoFisher100-18B-1 MG
CXCL8重组蛋白ThermoFisher200-08M-5UG
抗CXCL8抗体Abcamab289967
抗IgG抗体Abcamab172730
SD-1008MCEHY-107595
抗CD133抗体Abcamab19898
山羊抗兔IgG H&L二抗Abcamab150079
人CXCL8 ELISA试剂盒Abcamab174446
RIPA裂解液BiyuntianP0013C
BCA蛋白定量试剂盒ThermoFisher23227
抗CXCL8抗体Abcamab235584
抗SDC1抗体Abcamab128936
抗NESTIN抗体Abcamab105389
抗OCT4抗体Abcamab200834
抗SOX2抗体Abcamab92494
抗p-STAT3抗体Novus BiologicalsNB100-82213
抗STAT3抗体Novus BiologicalsMAB1799
抗p-JAK2抗体Abcamab32101
抗JAK2抗体Abcamab108596
抗NF-κB抗体CST8242T
抗p-NF-κB抗体CST3033T
抗GAPDH抗体Abcamab9485
抗Tubulin抗体Abcamab7291
HRP标记山羊抗兔IgG H&L二抗Abcamab97051
ECL荧光检测试剂盒Abcamabs920
结晶紫Beijing Solarbio Science & TechnologyC8470
Matrigel基质胶Shanghai Haoyang Biotechnology356234
BALB/c裸鼠Beijing Vital River Laboratory Animal Technology401
H&E染色试剂盒Shanghai Bogoo BiotechnologyPT001

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
单细胞转录组测序
样本类型(原发/转移)和数量、组织消化条件(胶原酶浓度、时间)、细胞捕获平台、测序平台和读长、质控标准
阅读提示:Methods 2.1 Single cell transcriptome sequencing and data analysis
空间转录组测序
组织切片厚度、透化时间、测序平台、比对参考基因组、分析软件版本
阅读提示:Methods 2.2 Space transcriptome sequencing and data analysis
组织转录组测序
样本量(非转移3例,转移4例)、RNA提取方法、建库试剂盒、测序平台、生物信息分析流程
阅读提示:Methods 2.3 THCA tissue transcriptome sequencing
细胞培养与分组
FTC238和THP-1细胞的培养条件、CD133+细胞分选方法、慢病毒感染量、CXCL8处理浓度和时间、分组设置
阅读提示:Methods 2.14 Cell culturing and grouping
共培养体系
单核细胞条件培养基收集时间、anti-CXCL8浓度、SD-1008浓度和处理时间、分组设置
阅读提示:Methods 2.15 Construction and grouping of co-culture systems
体外功能实验
成球实验的接种密度、培养时间、EGF和FGF浓度;克隆形成实验的细胞接种数和培养时间;Transwell实验的细胞数、基质胶使用、培养时间
阅读提示:Methods 2.19-2.21
体内动物模型
小鼠品系、周龄、饲养条件、分组、细胞接种量、抗体给药剂量和频率、观察时间点
阅读提示:Methods 2.22 Mouse tumor model