基质成纤维细胞p53突变通过增强旁分泌因子分泌促进乳腺肿瘤发生

《npj Breast Cancer》：Stromal fibroblastic mutant Trp53 promotes mammary tumor development via enhanced secretion of paracrine factors

本研究针对成纤维细胞TP53突变在乳腺癌中的作用机制不清问题，通过构建特异性成纤维细胞p53R172H突变小鼠模型，结合RNA测序和功能验证，发现基质成纤维细胞中突变p53通过上调SAA1、SAA2和THBS4等分泌因子，激活PI3K/AKT/mTOR信号通路，加速HER2阳性乳腺肿瘤发展，为靶向肿瘤微环境提供了新思路。

　　

在乳腺癌研究领域，科学家们长期关注肿瘤细胞自身的基因突变，尤其是著名的抑癌基因TP53。作为人类癌症中最常发生突变的基因之一，TP53的失常与 nearly half of all breast cancers 的发生发展密切相关。然而，肿瘤并非孤立存在，它被一个复杂的微环境所包围，这个微环境由多种细胞（如成纤维细胞、免疫细胞）和细胞外基质构成，如同肿瘤生长的“土壤”。近年来，越来越多的证据表明，这个“土壤”本身的变化，特别是其中成纤维细胞的基因突变，对肿瘤的“种子”——癌细胞的生长至关重要。有趣的是，在乳腺癌患者的相关成纤维细胞（Cancer-Associated Fibroblasts, CAFs）中也检测到了TP53基因的突变，并且与患者的不良预后相关。但一个核心问题悬而未决：基质成纤维细胞中的p53突变，究竟是如何非自主性地影响并促进乳腺肿瘤发生的？其背后的分子机制一直是研究的空白。

为了直接回答这一问题，由Yun Zhang和Guillermina Lozano共同领导的研究团队开展了一项深入的研究，其成果发表在《npj Breast Cancer》期刊上。研究人员巧妙地利用基因工程小鼠模型，首次在体内揭示了基质成纤维细胞特异性p53突变促进HER2阳性（HER2+）乳腺肿瘤发展的新颖机制：通过重塑分泌蛋白质组，上调关键旁分泌因子，进而激活肿瘤细胞内的促癌信号通路。

本研究主要应用了几项关键技术：首先，研究人员构建了基因工程小鼠模型，利用MMTV-neu（驱动乳腺上皮表达HER2/neu）、Fsp-Cre（成纤维细胞特异性表达Cre重组酶）和条件性突变Trp53^wm-R172H等基因工具鼠，实现了在成纤维细胞中特异性诱导p53 R172H（对应人类p53 R175H热点突变）突变，同时保持其他细胞p53为野生型。其次，对小鼠的乳腺肿瘤和癌旁乳腺组织进行了RNA测序（RNA-seq）和生物信息学分析，包括差异表达基因筛选、基因集富集分析（GSEA）和分泌蛋白质组学分析。此外，还运用了免疫组织化学/免疫荧光技术进行病理学分析和蛋白定位，以及体外细胞功能实验（MTT法检测细胞增殖和Boyden小室实验检测细胞迁移）来验证候选分泌因子的功能。最后，研究还分析了公共数据库（TCGA和METABRIC）中人类乳腺癌样本的数据，以验证小鼠模型中的发现。

研究结果

基质成纤维细胞中的突变p53加速乳腺癌发展

为了直接探究基质中突变p53的作用，研究人员培育了两组基因工程小鼠：实验组（NP）小鼠在成纤维细胞中特异性携带p53 R172H突变，同时乳腺上皮由MMTV-neu驱动表达HER2；对照组（N）小鼠则仅在成纤维细胞中携带野生型p53。令人惊讶的是，尽管两组小鼠最终都发展为乳腺肿瘤，但NP小鼠的肿瘤无进展生存期显著短于N小鼠（中位生存期520天 vs. 620天）。这意味着，仅仅在肿瘤周围的成纤维细胞中引入p53突变，就足以显著加速HER2驱动肿瘤的发生。通过免疫荧光染色，研究团队确认了突变p53蛋白在NP小鼠肿瘤相关的成纤维细胞（表达α-平滑肌肌动蛋白α-SMA的细胞）中特异性稳定存在，而在对照组中几乎检测不到。然而，这种加速效应似乎特异于肿瘤发生，两组小鼠在肿瘤负荷和肺转移发生率上没有显著差异。同时，肿瘤内部的免疫细胞浸润（如T细胞、NK细胞、巨噬细胞）水平很低，且组间无差异，提示在此模型中，成纤维细胞p53突变可能主要通过非免疫依赖的机制发挥作用。

基质成纤维细胞中的突变p53重编程乳腺组织和肿瘤的基因表达

为了深入理解其分子机制，研究人员对NP和N小鼠的肿瘤组织及其对应的癌旁乳腺组织（未发生恶性病变的乳腺）进行了RNA测序分析。主成分分析显示，无论是NP还是N小鼠，肿瘤组织与其对应的乳腺组织都呈现出截然不同的基因表达谱，这反映了从正常组织到恶性肿瘤的深刻转录组重塑。通过比较肿瘤与对应乳腺组织的差异表达基因，研究人员发现，与N小鼠相比，NP小鼠的肿瘤在恶性转化过程中有855个基因被独特地上调，1927个基因被独特地下调。这些基因很可能介导了突变p53的旁分泌效应。

基质成纤维细胞中的突变p53重编程肿瘤中的分子信号通路

接下来，通过基因集富集分析（GSEA），研究团队比较了NP和N肿瘤中信号通路的激活情况。结果显示，NP肿瘤中独特地富集了多条与肿瘤进展密切相关的信号通路，其中最引人注目的是PI3K/AKT/mTOR信号通路。此外，胆固醇稳态、雌激素反应、雄激素反应、TNF-α信号、TGF-β信号和Hedgehog信号等通路也在NP肿瘤中特异性激活。这些发现提示，成纤维细胞中的突变p53可能通过分泌某些因子，远程调控了肿瘤上皮细胞内的这些关键信号通路，从而营造了一个更有利于肿瘤生长的微环境。

成纤维细胞表达的突变p53上调NP乳腺组织中的SAA1、SAA2和THBS4，从而促进ERBB2肿瘤细胞增殖和迁移

那么，成纤维细胞来源的突变p53究竟是通过哪些“信使”分子来施加影响的呢？研究人员将目光投向了分泌蛋白。通过比较NP和N小鼠癌旁乳腺组织的转录组，他们鉴定出654个差异表达基因，并从中筛选出15个编码分泌蛋白的基因。其中，血清淀粉样蛋白A1（SAA1）、SAA2和血小板反应蛋白4（THBS4）在NP乳腺组织中显著上调。已有文献报道，SAA1/SAA2和THBS4在多种癌症中可通过激活PI3K/AKT通路促进肿瘤进展。功能实验证实了它们的促癌潜力：在体外培养的原代HER2+乳腺肿瘤细胞中加入重组的SAA1、SAA2或THBS4肽段，均能显著增强肿瘤细胞的增殖能力和迁移能力。更有意义的是，对TCGA和METABRIC人类乳腺癌数据库的分析显示，与TP53野生型肿瘤相比，TP53突变型肿瘤中SAA1和SAA2的表达水平也显著更高。这在一定程度上将小鼠模型中的发现与人类疾病联系起来，暗示了其潜在的临床相关性。

综上所述，本研究描绘了一个新颖的工作模型：在HER2阳性乳腺肿瘤的微环境中，基质成纤维细胞一旦发生TP53突变（如R172H），便会上调SAA1、SAA2、THBS4等一系列分泌因子的表达。这些因子以旁分泌的方式作用于邻近的肿瘤上皮细胞，激活其内部的PI3K/AKT/mTOR等促生存和增殖信号通路，最终加速乳腺肿瘤的发生和发展。

结论与意义

这项研究成功地利用能够模拟人类体细胞p53突变发生方式的基因工程小鼠模型，在体内证实了基质成纤维细胞中的突变p53具有促进HER2+乳腺肿瘤发展的功能，并深入揭示了其背后的分子机制。研究首次将成纤维细胞p53突变、特定分泌因子（SAA1/SAA2/THBS4）的上调以及肿瘤细胞内PI3K/AKT信号通路的激活联系起来，构建了一条清晰的“基质-上皮”对话通路。

该研究的发现具有多重重要意义。首先，它深化了我们对肿瘤抑制基因p53功能复杂性的认识，强调了其“非细胞自主性”功能在肿瘤发生中的重要作用，突破了传统上主要关注其细胞自主性功能的局限。其次，它揭示了肿瘤微环境中基质细胞基因突变驱动肿瘤进展的一种新机制，为理解肿瘤异质性和微环境重塑提供了新的视角。最重要的是，这些发现揭示了潜在的新的治疗靶点。SAA1、SAA2和THBS4等分泌因子以及它们所激活的下游通路，可能成为未来针对携带TP53突变的乳腺癌患者（尤其是那些肿瘤微环境中高表达这些因子的患者）的新型治疗策略的靶标。通过干预肿瘤细胞与突变基质之间的有害“对话”，或许能够更有效地遏制肿瘤进展。

当然，研究也留下了一些有待探索的问题，例如这些分泌因子的精确细胞来源（是否全部来自成纤维细胞？）、突变p53直接调控这些因子表达的分子机制、以及这些因子在肿瘤转移中的潜在作用等。未来的研究，如利用单细胞测序或空间转录组学技术，将有助于更精确地解析肿瘤微环境中复杂的细胞相互作用网络，从而为开发更有效的乳腺癌治疗策略奠定坚实的基础。