POSTN+ 成纤维细胞分泌的小细胞外囊泡通过 BMP4/BMPR2/Smad 信号驱动巨噬细胞 M2 极化

POSTN+ fibroblast‑secreted small extracellular vesicles drive macrophage M2 polarization through BMP4/BMPR2/Smad signaling.

作者信息Chenyang Zhang, Si Chen, Chenghui Qian, Wanqi Lv, Qian Zhang, Yanjin Wang, Yuqiong Wu, Xue Liu
PMID41645751
期刊Oncol Rep
发布时间2026-04
DOI10.3892/or.2026.9067

实验完整度

包含多层级验证:单细胞及TCGA数据生信分析、IHC/IF临床样本验证、细胞功能实验(sEV处理巨噬细胞)、机制验证(BMP4通路及抑制剂LDN193189)及RNA-seq。

主要模型

THP-1来源巨噬细胞 人OSCC来源CAF-S5/-S6 健康牙龈来源NFs OSCC患者组织样本(40例)

重点核对

POSTN在CAF sEVs表面是否富集 sEV-POSTN敲低对巨噬细胞M2极化的影响 BMP4是否通过BMPR2/Smad信号驱动M2极化 shPOSTN的验证(CAF-S5/-S6) 是否使用LDN193189抑制剂阻断Smad通路

摘要

癌相关成纤维细胞(CAFs)表现出显著的异质性,并与头颈部鳞状细胞癌(HNSCC)中免疫检查点阻断(ICB)耐药密切相关。然而,具体的亚型和机制仍有待阐明。通过分析两个单细胞 RNA 测序数据集(GSE103322 和 GSE139324)以及癌症基因组图谱(TCGA)-HNSCC 数据集,鉴定出两种不同的成纤维细胞亚型:Perostin(POSTN)− 和 POSTN+ 成纤维细胞。与已报道的标志物比较显示,细胞外基质相关标志物在 POSTN+ 成纤维细胞中高表达。此外,成纤维细胞活化蛋白和 POSTN 的表达与巨噬细胞浸润呈正相关,并在 TCGA-HNSCC 数据集中预测了 ICB 耐药。免疫金标记证实 POSTN 在 CAF 来源的小细胞外囊泡(sEVs)膜表面富集,并表明这些 POSTN+ sEVs 可能促进 THP-1 来源的巨噬细胞向 M2 表型极化。此外,来自 POSTN 敲低的 CAFs 的 sEVs 降低了巨噬细胞中骨形态发生蛋白(BMP)4 的表达,从而通过 BMP 受体 2/Smad 通路抑制 M2 极化。总之,这些发现表明 POSTN+ 成纤维细胞通过 sEV 介导的巨噬细胞极化促进免疫抑制微环境,将 POSTN 确定为克服 HNSCC 中 ICB 耐药的潜在治疗靶点。

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
POSTN+成纤维细胞如何通过sEVs调节巨噬细胞极化,并促进HNSCC中ICB耐药?
核心机制
POSTN+ CAFs分泌的sEVs表面携带POSTN,通过上调巨噬细胞中BMP4表达,激活BMPR2/Smad信号通路,驱动M2极化。
主要证据
单细胞测序和TCGA分析发现POSTN+FAP+成纤维细胞与巨噬细胞浸润相关;免疫金标记和ELISA显示POSTN位于CAF sEVs表面;shPOSTN敲低sEVs减少M2标志物;重组BMP4促进M2标志物并激活Smad;LDN193189抑制Smad磷酸化和M2标志物。
研究意义
靶向POSTN可能克服HNSCC的ICB耐药,为治疗提供潜在靶点。

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

生信分析鉴定POSTN+成纤维细胞亚型

鉴定HNSCC中与ICB耐药相关的成纤维细胞亚型。

整合GSE103322和GSE139324 scRNA-seq数据,聚类注释成纤维细胞亚型;结合TCGA-HNSCC分析免疫浸润和ICB反应。

2

临床样本验证POSTN与巨噬细胞共定位

验证POSTN+成纤维细胞与巨噬细胞的空间关联。

对OSCC组织和正常黏膜进行IHC和IF染色,检测POSTN、FAP、CD163表达。

3

分离并表征CAF来源sEVs

确认POSTN在CAF sEVs上的定位。

通过差速超速离心提纯sEVs,使用TEM、Nanoflow、Western blot、免疫金标记和ELISA验证sEV特征和POSTN表面定位。

4

验证sEV-POSTN对巨噬细胞极化的功能影响

确定sEV-POSTN是否诱导M2极化。

用shNC和shPOSTN的CAF-sEVs处理THP-1来源巨噬细胞,检测M1/M2标志物。

5

RNA测序及机制验证BMP4/Smad信号

探究sEV-POSTN调控M2极化的分子机制。

对shNC和shPOSTN sEVs处理的巨噬细胞进行RNA-seq,鉴定差异基因;验证BMP4表达和BMPR2/Smad信号通路。

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
DMEM/F12培养基Gibco--
RPMI 1640培养基Gibco--
胎牛血清ScienCell Research Laboratories, Inc.--
青霉素Gibco--
链霉素Gibco--
佛波醇12-肉豆蔻酸酯13-乙酸酯Sigma-AldrichP8139
重组人BMP4MedChemExpressHY-P7007
LDN193189抑制剂MedChemExpressHY-12071
OptiPrepSigma-AldrichD1556
PKH26Sigma-AldrichPKH26PCL
超清离心管Beckman Coulter344059
纳米流式NanoFCMN30E
透射电子显微镜JEOLJEM-2000EX
免疫金标记二抗Thermo Fisher ScientificA31565
RIPA裂解液Beijing Solarbio Science & Technology Co., Ltd.R0010
蛋白酶抑制剂MedChemExpressHY-K0010
磷酸酶抑制剂MedChemExpressHY-K0021
BCA蛋白定量试剂盒Beyotime BiotechnologyP0009
PVDF膜MilliporeSigma--
人POSTN ELISA试剂盒ElabscienceH2452c
人BMP4 ELISA试剂盒Cusabio Technology, LLCCSB-E17298h
TRIzol试剂Thermo Fisher Scientific--
PrimeScript逆转录试剂盒Takara--
SYBR Premix Ex Taq试剂盒Takara--
LightCycler 480II实时荧光定量PCR仪Roche Diagnostics--
Agilent 5300生物分析仪Agilent--
Illumina NovaSeq测序平台Illumina--
Illumina HiSeq Xten测序平台Illumina--
碳膜铜网EMCN, Inc.200M-Cu
CCD相机GatanSC1000
Lipofectamine 3000转染试剂Thermo Fisher ScientificL3000015
聚凝胺Sigma-AldrichTR-1003
嘌呤霉素Sigma-Aldrich--
SPlink检测试剂盒Beijing Zhongshan Jinqiao Biotechnology Co., Ltd.SP-9000
山羊血清Beyotime BiotechnologyC0265
DAB显色液----
柠檬酸盐缓冲液Beijing Solarbio Science & Technology Co., Ltd.C1010
QuickBlock封闭液Beyotime Biotechnology Inc.P0220
DAPI染色液Thermo Fisher Scientific--

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细胞系来源(iCell Bioscience, CVCL_0006);CAF-S5/-S6和NFs的分离与鉴定(先前研究);PMA处理浓度50 ng/ml,时长48h,再静置24h。
阅读提示:Materials and methods 中的 Cell culture 和 PMA-induced THP-1 differentiation
POSTN敲低
shRNA序列(shNC和shPOSTN)以及转染条件(MOI=100, Polybrene 8 μg/ml);嘌呤霉素筛选浓度2 μg/ml,时长2周。
阅读提示:Materials and methods 中的 Stable transfection of POSTN
sEVs分离与处理
超速离心条件(100,000g, 70min);sEVs数量(5×109颗粒)与巨噬细胞数量(2×106)共培养时长48h;POSTN阻断抗体预处理条件(10 μg/ml, 4°C overnight)。
阅读提示:Materials and methods 中的 Isolation, characterization of sEVs and labeling 和 CAF sEVs treatment for macrophages
BMP4机制验证
BMP4重组蛋白浓度(50或100 ng/ml)和刺激时间(48h);LDN193189浓度(10 μM)和处理时间(48h);Smad磷酸化检测。
阅读提示:Materials and methods 中的 Cell treatment 和 Results 中 Figure 5 legend
流式检测
抗体及稀释度:CD163-FITC (1:50), CD206-FITC (1:50), CD80-FITC, CD86-FITC;染色条件(冰上15min);使用NovoCyte 2040R。
阅读提示:Materials and methods 中的 Flow cytometry 部分