C3+癌症相关成纤维细胞通过激活NF-κB信号通路促进胃癌肿瘤生长和治疗耐药

C3+ cancer-associated fibroblasts promote tumor growth and therapeutic resistance in gastric cancer via activation of the NF-κB signaling pathway.

作者信息Zhenxiong Zhao, Si Xiong, Jianpeng Gao, Yingjing Zhang, Ergang Guo, Yakai Huang
PMID39707456
发布时间2024-12
DOI10.1186/s12967-024-05939-5

实验完整度

包含患者样本、动物模型、细胞实验和组学分析等多个独立证据层级,并进行功能验证(siRNA敲低)和机制验证(NF-κB通路)。

主要模型

胃癌患者来源的CAFs(CAF1和CAF2) HGC27和AGS胃癌细胞系 Balb/c裸鼠移植瘤模型 胃癌患者组织样本(FUSCC队列)

重点核对

CAF分离和组织来源:胃癌组织和相邻正常组织(距离肿瘤至少5cm) 体内实验:5周龄雌性Balb/c裸鼠,每组8只,皮下共注射HGC27细胞(2×10^6)和CAFs(1×10^6),观察12天 siRNA敲低序列:siRNA-C3#1和#2,siRNA-P65#1和#2 细胞活力实验:奥沙利铂浓度(0-80μM)和5-FU浓度(0-32μM)处理48h 体外共培养:CAFs与T细胞共培养48小时,加入蛋白转运抑制剂后继续6小时

摘要

背景:胃癌(GC)仍是全球最致命的恶性肿瘤之一,治疗选择有限。癌症相关成纤维细胞(CAFs)是肿瘤微环境(TME)中多样化的基质细胞群,在肿瘤进展和治疗耐药中发挥核心作用。然而,识别GC中促肿瘤CAF亚群的特异性标志物尚未完全明确。方法:通过动物研究和RNA测序,补体C3(C3)被确定为与促肿瘤CAF亚群相关的关键标志物。单细胞测序和多重免疫荧光染色证实C3表达主要定位于CAFs内。独立队列分析表明,C3+ CAFs水平升高与GC患者不良临床结局密切相关。为进一步研究,采用小干扰RNA(siRNA)介导的CAFs中C3敲低,随后进行的细胞迁移实验、细胞活力实验和免疫荧光等实验揭示了显著的功能影响。结果:CAFs分泌的C3促进上皮间质转化(EMT)并加速癌细胞迁移。C3+ CAFs浸润极少的患者更有可能从辅助治疗中获益。此外,C3+ CAFs与免疫抑制效应和以CD8+T细胞功能障碍为特征的免疫逃逸微环境相关。C3+ CAFs丰度较低与GC患者免疫治疗反应性改善相关。富集分析强调,与C3−对应物相比,C3+ CAFs中NF-κB信号通路显著激活,且C3+ CAFs中IKK、IκBα和p65的磷酸化水平高于C3− CAFs和正常成纤维细胞(NFs)。通过siRNA沉默CAFs中p65核转位显著抑制C3分泌。结论:该研究表明NF-κB通路介导的CAF激活增强C3分泌,从而在GC进展中驱动EMT、迁移、化疗耐药和免疫逃逸。靶向CAFs中的NF-κB/C3信号轴可能为GC治疗提供可行的治疗策略。

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
胃癌中是否存在特定标志物定义的促肿瘤CAF亚群,以及其促进肿瘤进展和耐药的具体机制是什么?
核心机制
CAFs通过NF-κB信号通路的持续激活上调C3分泌,C3进而促进胃癌细胞的EMT、迁移、化疗耐药和免疫逃逸。
主要证据
通过RNA测序和单细胞测序鉴定C3为促肿瘤CAF标志物;体外siRNA敲低C3或p65实验显示C3表达下降并抑制EMT和迁移;动物实验显示CAF2(高C3)促进肿瘤生长;临床队列分析显示高C3+ CAF浸润与不良预后和免疫治疗耐药相关。
研究意义
靶向CAFs中的NF-κB/C3信号轴可能为胃癌治疗提供可行的治疗策略,C3+ CAFs可作为预测化疗和免疫治疗反应的生物标志物。

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

CAFs的分离和表征

从胃癌组织中分离CAFs和正常成纤维细胞,并验证其CAF特征。

从胃癌患者手术标本中分离CAFs(CAF1和CAF2)和NFs,通过免疫荧光检测CAF标志物(FAP、α-SMA、COL1A1、Vimentin)。

2

体内肿瘤生长实验

评估不同CAF亚群对胃癌细胞体内肿瘤生长的影响。

将HGC27细胞与CAF1或CAF2按2:1比例皮下共注射到裸鼠,观察12天,测量肿瘤体积和重量。

3

RNA测序和单细胞分析

鉴定促肿瘤CAF亚群中的关键分子标记。

对CAF2和CAF1进行RNA-seq,对公共scRNA-seq数据进行分析,通过差异表达和与PFS相关基因交集,筛选出C3等候选基因。

4

C3功能验证

验证C3在CAFs中对胃癌细胞EMT、迁移、化疗敏感性和免疫细胞功能的影响。

用siRNA敲低CAFs中C3,与HGC27/AGS共培养,检测EMT标志物、迁移能力、药物敏感性;与T细胞共培养检测细胞因子表达和凋亡。

5

NF-κB通路机制验证

验证C3+ CAFs中C3表达是否由NF-κB信号通路调控。

通过蛋白质印迹检测C3+ CAFs中NF-κB通路组分的磷酸化水平,通过siRNA敲低p65观察C3表达的变化。

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Hyclone--
胎牛血清Gibco--
青霉素-链霉素Gibco15140122
IV型胶原酶Sigma-AldrichC5138
磷酸盐缓冲液Absinabs962
人IFN-γ ELISA试剂盒ElabscienceE-EL-H0108
人TNF-α ELISA试剂盒ElabscienceE-EL-H0109
Annexin V-PE/7-AAD凋亡检测试剂盒VazymeA213
Vezol试剂VazymeR411-01
抗E-钙黏蛋白抗体CST3195
抗波形蛋白抗体CST5741
抗P65抗体CST8242
抗磷酸化P65抗体CST3033
抗IKKα抗体CST11930
抗磷酸化IKK抗体CST2697
抗IKKβ抗体CST8943
抗IκBα抗体CST4814
抗磷酸化IκBα抗体CST2859
抗GAPDH抗体CST5174
抗β-肌动蛋白抗体AffinityAF7018
抗Slug抗体Zenbio350136
抗C3抗体Proteintech21337-1-AP
抗Lamin B1抗体Abcamab133741
辣根过氧化物酶标记二抗AbmartM21003
增强化学发光底物Thermo--
抗FAP抗体AbcloneA6349
抗α-SMA抗体AbcloneA17910
抗COL1A1抗体CST72026
抗波形蛋白抗体Proteintech10366-1-AP
CoraLite488标记的山羊抗小鼠IgGProteintechSA00013-1
CoraLite594标记的山羊抗兔IgGProteintechSA00013-4
CoraLite488标记的山羊抗兔IgGProteintechSA00013-2
DAPIServicebioG1012
牛血清白蛋白ServicebioG5001
Transwell小室(8 μm孔径)Corning--
结晶紫Biosharp--
奥沙利铂SelleckS1224
氟尿嘧啶SelleckS1209
CCK-8试剂SelleckB34302
白细胞分离液SolarbioP8680
蛋白转运抑制剂混合物InvitrogenC5138
PE/Cyanine7抗人CD8抗体Biolegend--
FITC抗人IFN-γ抗体Biolegend--
PE抗人TNF-α抗体Biolegend--
PE/Cyanine5抗人GZMB抗体Biolegend--
透化洗涤缓冲液Biolegend421002
CytoFLEX S流式细胞仪Beckman Coulter--
GraphPad Prism 9.0----

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
CAF分离与培养
CAF来源:胃癌组织,NF来源:相邻正常组织(至少5cm);培养条件:RPMI-1640+10%FBS;使用第2至第6代细胞。
阅读提示:Materials and methods: Cell culture and isolation of fibroblasts
体内肿瘤生长实验
小鼠品系、性别、周龄:Balb/c裸鼠,5周龄,雌性;分组:每组8只;细胞比例:HGC27:CAFs=2:1;注射体积:150μL PBS;观测时间:6-12天,每两天测量。
阅读提示:Materials and methods: Animal experiments; Results: Fig. 1C-F
siRNA敲低实验
siRNA序列:siRNA-C3#1和#2,siRNA-P65#1和#2;转染试剂盒品牌:RIBOBIO;转染后培养时间。
阅读提示:Materials and methods: Small interfering RNA (siRNA) transfection
细胞活力实验
细胞密度:5000细胞/孔;药物处理:奥沙利铂(0-80μM)、5-FU(0-32μM)处理48h;CCK-8检测:加入10% CCK-8孵育2h,测450nm。
阅读提示:Materials and methods: Cell viability assay
T细胞功能分析
PBMC来源:GC患者;共培养:CAFs与T细胞共培养48h,后加蛋白转运抑制剂6h;流式抗体:CD8、IFN-γ、TNF-α、GZMB;凋亡检测试剂盒:Annexin V-PE/7-AAD。
阅读提示:Materials and methods: Flow cytometry; Apoptosis assay