FGF4通过IL6/STAT3介导的巨噬细胞M2极化和免疫抑制驱动三阴性乳腺癌的肿瘤进展

FGF4 drives tumor progression in triple-negative breast cancer via IL6/STAT3-mediated macrophage M2 polarization and immune suppression.

作者信息Xuanhe Zhang, Shushan Zhang, Yuanyuan Han
PMID41039618
期刊Cell Div
发布时间2025-10
DOI10.1186/s13008-025-00164-y

实验完整度

包含TCGA/GEO数据分析和WGCNA、体外细胞共培养实验、体内小鼠模型等多个相互独立证据层级,并进行了功能验证(敲低/过表达)和机制验证(IL6/STAT3通路干预)。

主要模型

三阴性乳腺癌细胞系(MDA-MB-231、BT-549) THP-1巨噬细胞 小鼠原位乳腺癌模型(4T1细胞,BALB/c小鼠)

重点核对

FGF4表达水平(过表达/敲低验证) IL6/STAT3通路激活状态(p-STAT3、IL6表达) M2巨噬细胞标志物(Arg1、CD206)水平 免疫抑制性细胞因子(IL-10、TGF-β)分泌量 T细胞功能标志物(IFN-γ、TNF-α、GzmB)表达

摘要

目的:本研究旨在探讨成纤维细胞生长因子4(FGF4)如何通过IL6/STAT3信号轴调节巨噬细胞极化,从而驱动三阴性乳腺癌(TNBC)的进展,重点关注免疫抑制和肿瘤微环境重塑。方法:分析来自癌症基因组图谱(TCGA)和基因表达综合数据库(GEO)的TNBC转录组数据集,通过差异基因表达分析、加权基因共表达网络分析(WGCNA)和基于CIBERSORT的免疫浸润分析识别FGF4相关通路。功能注释(GO/KEGG)强调IL6/STAT3为关键通路。体外模型中,将FGF4过表达或敲低的TNBC细胞与巨噬细胞共培养,评估IL6/STAT3激活、M2极化标志物(CD206、Arg1)表达和细胞因子分泌(ELISA)。量化肿瘤细胞行为(增殖、迁移、侵袭)。体内原位TNBC模型评估FGF4对肿瘤生长、免疫细胞浸润(流式细胞术)和STAT3活性(Western blot)的影响。结果:FGF4在TNBC中上调,并与M2巨噬细胞浸润密切相关。体外,FGF4激活IL6/STAT3信号,诱导巨噬细胞向M2表型极化,IL-10/TGF-β分泌升高,并抑制T细胞增殖。M2巨噬细胞条件培养基增强TNBC细胞的侵袭性。体内,FGF4过表达肿瘤重量更高,M2标志物增加,而FGF4敲低减少肿瘤体积并增强CD8+ T细胞浸润。结论:FGF4通过激活IL6/STAT3将巨噬细胞重编程为免疫抑制性M2效应细胞,从而促进TNBC进展,营造有利于肿瘤的微环境。靶向FGF4可能破坏这种相互作用,为TNBC提供一种新的免疫治疗策略。

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
FGF4是否通过IL6/STAT3信号轴调节巨噬细胞M2极化,从而促进三阴性乳腺癌的进展和免疫逃逸?
核心机制
FGF4通过上调IL6/STAT3信号通路,诱导巨噬细胞向M2表型极化,M2巨噬细胞分泌IL-10和TGF-β,抑制T细胞抗肿瘤活性,促进肿瘤生长。
主要证据
体外共培养实验中,FGF4过表达增强IL6和p-STAT3水平,增加M2标志物(Arg1、CD206)和IL-10/TGF-β分泌,并抑制T细胞增殖;FGF4敲低则相反。体内4T1原位模型中,FGF4过表达促进肿瘤生长,增加M2标志物,减少IFN-γ、TNF-α和GzmB阳性T细胞。
研究意义
本研究首次揭示FGF4在TNBC中通过IL6/STAT3轴介导巨噬细胞极化和免疫逃逸的机制,为靶向FGF4的免疫治疗策略提供理论基础。

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

生物信息学分析识别关键基因

识别与巨噬细胞极化相关的TNBC关键基因及其功能

对TCGA和GEO TNBC数据集进行差异表达分析和WGCNA,识别候选基因;进行GO/KEGG富集分析和PPI网络分析,筛选核心基因FGF4。

2

体外细胞共培养验证FGF4对巨噬细胞极化的影响

验证FGF4是否通过IL6/STAT3信号轴促进M2巨噬细胞极化

构建FGF4过表达和敲低的TNBC细胞系,与THP-1来源巨噬细胞共培养,检测IL6/STAT3通路活化和极化标志物表达。

3

IL6/STAT3通路干预实验

验证IL6/STAT3通路在FGF4介导的M2极化中的必要性

在FGF4敲低组中加入IL6中和抗体或STAT3激活剂Colivelin,检测M1/M2极化标志物变化。

4

免疫抑制功能评估

评估FGF4调控的巨噬细胞对T细胞增殖的抑制能力及分泌免疫抑制因子的水平

通过ELISA检测共培养体系中IL-10和TGF-β的分泌,通过CFSE标记T细胞增殖实验评估巨噬细胞对T细胞增殖的抑制效应。

5

M2巨噬细胞分泌物对肿瘤细胞行为的影响

验证M2巨噬细胞条件培养基对TNBC细胞增殖、迁移和侵袭的影响

使用M2极化巨噬细胞的条件培养基处理MDA-MB-231和BT-549细胞,通过CCK-8、Transwell迁移和Matrigel侵袭实验检测细胞功能。

6

体内原位肿瘤模型验证

在体内验证FGF4对肿瘤生长和免疫微环境的影响

将FGF4过表达、敲低和对照的4T1细胞注射到BALB/c小鼠乳腺脂肪垫,28天后评估肿瘤重量、免疫细胞浸润和细胞因子水平。

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
MDA-MB-231ATCCHTB-26MET™
BT-549ATCCHTB-122
THP-1ATCC--
4T1PricellaCL-0007
胎牛血清GibcoF0193
青霉素-链霉素Thermo Fisher15140148
Lipofectamine 3000Thermo FisherL3000150
TRIzol试剂Thermo Fisher15596026
PrimeScript反转录试剂盒TakaraRR037A
SYBR Green PCR预混液Thermo Fisher4309155
ABI 7500实时荧光定量PCR系统Applied Biosystems7500
RIPA裂解液Beyotime--
PVDF膜Millipore--
FGF4抗体Abcamab106355
STAT3抗体Cell Signaling Technology9139
IL6抗体Proteintech21865-1-AP
p-STAT3抗体Abcamab267373
β-Actin抗体Cell Signaling Technology4967
HRP标记的抗兔/鼠二抗Thermo Fisher31460
ECL化学发光试剂Beyotime--
佛波醇-12-豆蔻酸酯-13-乙酸酯Sigma-AldrichP8139
Transwell小室Corning--
DAPICell Signaling#8961
CD68抗体Abcamab201973
iNOS抗体Abcamab178945
CD86抗体Abcamab239075
Arg1抗体Abcamab313496
CD206抗体Abcamab64693
Alexa Fluor® 488标记抗小鼠IgG H&LAbcamab150113
Alexa Fluor® 594标记抗兔IgG H&LAbcamab150080
荧光显微镜Leica Microsystems--
iNOS抗体Abcamab239990
CD86抗体Abcamab239075
Arg1抗体Abcamab212522
CD206抗体BD Biosciences550889
CD68抗体BD Biosciences565595
BD FACSCanto II流式细胞仪BD Biosciences--
胶原酶ISigma-Aldrich--
CD8抗体BioLegendclone: 53−6.7
IFN-γ抗体BioLegendclone: AN-18
TNF-α抗体BioLegendclone: 6B8
GzmB抗体BioLegendclone: GB11
IL6中和抗体R&D SystemsAF-206-NA
ColivelinTocris Bioscience3945
IL-10 ELISA试剂盒R&D SystemsM1000B
TGF-β ELISA试剂盒BioLegend594509
BioTek酶标仪BioTek--
CFSE染料Thermo Fisher65-0850-84
CCK-8试剂DojindoCK04
酶标仪HEALCESMB-530
Transwell系统Corning--
基质胶Corning--
BALB/c小鼠Vital River Laboratory Animal Technology211
Arg1抗体Cell Signaling Technology93668
CD206抗体BioLegendC068C2

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
FGF4表达调控
细胞系、转染试剂、质粒/shRNA来源、转染时间、筛选时间
阅读提示:Materials and methods: Cell transfection and grouping; Figure 4 A
巨噬细胞极化诱导
THP-1分化条件(PMA浓度、处理时间)、共培养比例、共培养时间
阅读提示:Materials and methods: Co-culture experiment and grouping; Figure 4 A
IL6/STAT3通路干预
IL6中和抗体浓度、Colivelin浓度、处理时间
阅读提示:Materials and methods: IL6/STAT3 pathway intervention; Figure 5
免疫抑制功能评估
ELISA检测的细胞因子种类、CFSE浓度、T细胞共培养时间
阅读提示:Materials and methods: ELISA; T cell proliferation assay; Figure 6
体内肿瘤模型
细胞系(4T1)、小鼠品系、每组动物数、注射细胞数、肿瘤生长时间、取材时间
阅读提示:Materials and methods: Establishment of an orthotopic breast cancer model; Figure 7 A