胰腺導管腺癌（PDAC）是最為兇險的癌癥之一。
因發(fā)現較晚、早期轉移和治療耐藥，PDAC的五年存活率僅為11%[1]。
PDAC的主要特征是廣泛的纖維性結締組織增生，其中癌相關成纖維細胞（CAF）是促進腫瘤生長和轉移的最重要的基質細胞之一[2]。CAF主要來源于靜止胰腺星狀細胞（PSC）[3]，有研究表明，在PSC向CAF的轉化過程中，自噬（Autophagy）發(fā)揮關鍵作用[4]。
眾所周知，自噬是一種溶酶體依賴性蛋白質降解過程，以實現細胞本身的代謝需要和某些細胞器的更新。有研究表明，靶向干預CAFs中的自噬可以明顯抑制胰腺癌的增殖[5]。此外，自噬在腫瘤微環(huán)境中的關鍵作用也在多個腫瘤模型中證實[6]。
腫瘤微環(huán)境中的自噬對腫瘤的發(fā)生發(fā)展的促進作用已被證實，然而，在PDAC發(fā)生發(fā)展中，CAFs的自噬所發(fā)揮的作用還需要進一步探索。
近日，復旦大學附屬華山醫(yī)院傅德良教授、清華大學藥學院胡澤平教授及北京大學基礎醫(yī)學院的趙穎教授團隊合作，在Nature Cancer期刊發(fā)表了有關CAFs通過自噬促進PDAC發(fā)生發(fā)展的重要研究成果[7]。
該研究團隊證實，PDAC腫瘤微環(huán)境中CAFs通過NUFIP1蛋白介導的自噬分泌核苷，進而上調PDAC腫瘤細胞對葡萄糖的攝取和利用，促進癌癥進程。此項發(fā)現為PDAC的治療提供了新的干擾靶點。
論文首頁截圖
接下來，我們就一起來看看這個研究是如何展開的。
我們知道，谷氨酰胺和葡萄糖分別為PDAC腫瘤的生長提供了主要的碳源和氮源[8-9]。首先，研究人員在PDAC的細胞系中發(fā)現，相較于葡萄糖缺乏而言，PDAC細胞系對谷氨酰胺的缺乏更為敏感。使用谷氨酰胺酶（GLS）抑制劑可以明顯抑制PDAC的細胞系的生長。
然而，研究人員卻在PDAC小鼠原位癌模型中發(fā)現，使用GLS的抑制劑對腫瘤的生長沒有產生抑制作用。
在體抑制GLS不影響腫瘤進程
這就奇怪了，體內外結果為何會產生如此大的差異？
研究人員假設，當谷氨酰胺代謝受到抑制時，PDAC的細胞外基質可能發(fā)揮了關鍵作用。癌相關成纖維細胞（CAF）作為細胞外基質中含量最多的細胞，研究人員發(fā)現，CAF通過NUFIP1介導的核糖體自噬維持了谷氨酰胺缺乏下PDAC細胞的增殖。
具體來看，核糖體是一個由rRNA和大約80個核糖體蛋白（r-proteins）組成的復合體，而在谷氨酰胺缺乏的情況下，NUFIP1是與核糖體上的rRNA發(fā)生結合，通過降解rRNA而不是r-proteins介導了核糖體自噬。
CAFs中核糖體RNA降解被激活
那么，CAF的核糖體自噬是如何發(fā)揮作用的呢？
眾所周知，核苷是溶酶體rRNA降解的產物之一。在這里，研究人員觀察到，CAF胞內及胞外分泌的核苷水平確實受到NUFIP1介導的溶酶體自噬的調控。
隨后，研究人員驗證了CAF溶酶體自噬所產生的的核苷，是否會作用于PDAC細胞。
他們使用同位素標記CAF細胞以標記其所分泌的核苷，并用培養(yǎng)過CAF的條件培養(yǎng)基（CAF-CM）來培養(yǎng)未標記的PDAC細胞。結果發(fā)現，由CAFs產生和分泌的核苷在與PDAC共培養(yǎng)之后逐漸被耗竭。不僅如此，研究人員還通過外源核苷回補證實了CAF分泌的核苷對PDAC增殖的促進作用。
CAF分泌的核苷促進了PDAC進程
接下來，研究人員試圖摸清這些核苷對PDAC細胞代謝途徑的影響。
他們發(fā)現，核苷明顯上調了PDAC細胞的糖酵解及氧化磷酸化水平。然而，使用同位素示蹤及對代謝流分析發(fā)現，CAF所分泌的核苷沒有作為碳源參與PDAC的代謝。
有趣的是，研究人員使用基因集富集分析發(fā)現，核苷可以明顯促進與葡萄糖消耗相關的基因。另外，在谷氨酰胺缺乏的情況下，研究人員通過回補核苷及CAF-CM來檢測糖代謝的產物及葡萄糖轉運受體的變化。結果顯示，PDAC細胞中葡萄糖代謝的明顯恢復，說明CAF分泌的核苷促進了PDAC細胞對葡萄糖的利用。
此外，根據基因集富集分析的結果，研究人員還揭示，在谷氨酰胺缺乏的條件下，與糖代謝相關的轉錄因子MYC發(fā)揮著關鍵作用，CAF分泌的核苷正是通過上調MYC進而激活PDAC細胞對葡萄糖的消耗。
CAFs上調了PDAC中MYC的下游靶基因
為了證實上述途徑在PDAC發(fā)生發(fā)展中的重要性，研究人員構建了成纖維細胞特異性NUFIP1特異性缺失的小鼠，并將PADC細胞系注射至小鼠的胰腺內。
結果表明NUFIP1敲除小鼠中腫瘤生長收到明顯抑制，并伴隨有腫瘤基質內核苷水平的顯著降低。后續(xù)的實驗證實，腫瘤基質中CAF分泌的核苷激活了PDAC細胞中的MYC，進而促進了PDAC細胞對葡萄糖的攝取和利用。
最后，研究人員還在80個患者PDAC標本中進行了組織微陣列（TMA），發(fā)現PDAC腫瘤的基質中NUFIP1蛋白的高表達與患者較差的預后相關。
NUFIP1蛋白的高表達與患者較差的預后相關
總的來說，研究人員發(fā)現，PDAC中CAF通過NUFIP1介導的核糖體自噬分泌核苷，通過上調PDAC細胞中MYC葡萄糖消耗，進而促進腫瘤進展。闡明了PDAC中一個全新的代謝網絡，為PDAC治療提供了一個靶向NUFIP1的潛在干預手段。
參考文獻
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