骨髓瘤细胞来源的CXCL7通过JAK/STAT3通路促进肿瘤细胞增殖和溶骨病变的发生

　　

骨髓瘤细胞衍生的 CXCL7 在多发性骨髓瘤中的关键作用及研究进展

近日，来自复旦大学附属中山医院血液科的研究人员在《Cell Death and Disease》期刊上发表了题为 “Myeloma cell-derived CXCL7 facilitates proliferation of tumor cells and occurrence of osteolytic lesions through JAK/STAT3 pathway” 的研究论文。这一研究在多发性骨髓瘤（MM）的发病机制探索及治疗靶点研究方面具有重要意义，为深入理解 MM 的病理过程和开发新的治疗策略提供了关键线索。

一、研究背景

MM 是一种难以治愈的恶性肿瘤，具有进展相对缓慢但肿瘤内异质性高的特点。不同患者的临床表现、靶器官损害和预后差异较大，而骨溶解性病变和病理性骨折是 MM 的标志性表现。这些症状严重影响患者的生活质量和自理能力，是导致患者终末期失去自理能力的重要原因，也是影响患者预后的关键因素之一。

骨髓瘤细胞的增殖会抑制正常骨髓功能，同时其与骨髓微环境的相互作用会激活破骨细胞相关通路，进而引发骨溶解性损伤。在 MM 的治疗中，完全根除单克隆浆细胞难度较大，而调节骨髓瘤细胞的生物学行为，实现带瘤生存并控制靶器官损伤程度，成为一种更有效的治疗思路。因此，寻找影响骨髓瘤细胞行为，尤其是调节破骨细胞信号通路的关键基因，对 MM 的临床治疗具有重要意义。

趋化因子 CXCL7 属于趋化性细胞因子类别，在调节免疫细胞的迁移和功能方面发挥着重要作用。在肿瘤领域，趋化因子不仅能引导免疫细胞迁移，影响抗肿瘤免疫反应，还能通过激活 STAT3、NF-κB 等多种信号通路，调节肿瘤细胞的增殖、侵袭、转移和血管生成。然而，CXCL7 对肿瘤影响的具体机制尚不明确。在 MM 中，浆细胞来源于 B 细胞，受趋化因子调节，影响其在组织中的浸润、增殖以及与基质细胞的相互作用，进而影响整体生物学功能。此前研究虽表明 CXCL7 在乳腺癌、肺癌、肾癌等恶性肿瘤中发挥促增殖和侵袭作用，但它在 MM 中的作用仍不清晰。本研究旨在探索 CXCL7 在 MM 中的作用及相关机制，为确定新的治疗靶点提供理论依据。

二、研究材料与方法

1. 数据来源与处理：研究使用了 GEO 数据库中 GSE24080 队列的基因表达谱数据，将 TT2 患者组作为训练集，TT3 患者组作为验证集。运用加权基因共表达网络分析（WGCNA）构建无标度共表达网络，进行单样本基因集富集分析（ssGSEA）计算相关通路激活得分。收集 108 例新诊断 MM 患者的骨髓样本，检测 CXCL7 表达水平，并分析其与临床病理特征的关系。同时，对患者进行单样本 RNA 测序，分析细胞亚群和通路激活情况。

2. 细胞实验：选用 U266、NCI-H929 和 RPMI 8226 等骨髓瘤细胞系进行实验。通过慢病毒感染构建 CXCL7 过表达和正常对照稳定细胞系，使用小干扰 RNA（siRNA）转染敲低 CXCL7 表达。采用 CCK-8 法检测细胞增殖能力，ELISA 法检测细胞培养上清中 CXCL7 细胞因子浓度，定量 RT-PCR 分析 RNA 表达水平，Western blot 分析蛋白质表达水平，共免疫沉淀（Co-IP）验证蛋白相互作用。

3. 动物实验：构建皮下移植瘤模型和尾静脉注射的异种移植瘤模型。皮下移植瘤模型中，将 CXCL7 过表达和正常对照的 RPMI 8226 细胞接种到 B-NDG 小鼠体内，观察肿瘤生长情况；尾静脉注射模型中，注射细胞后观察小鼠的肿瘤发展、骨损伤情况，包括进行 Micro-CT 成像评估骨密度和骨小梁结构变化，对组织样本进行组织病理学和免疫组化分析。此外，还建立 MM 细胞与小鼠骨髓来源巨噬细胞（BMDMs）的共培养体系，诱导破骨细胞分化，通过 TRAP 染色评估破骨细胞形成情况。

4. 统计分析：使用 Student’s t 检验或 Mann-Whitney U 检验分析连续变量，采用 Kaplan-Meier 法估计无进展生存期（PFS）和总生存期（OS）概率，用双侧对数秩检验评估差异显著性，利用卡方检验分析分类数据。以 p<0.05 为差异具有统计学意义。

三、研究结果

1. CXCL7 是与骨髓瘤病理性骨折相关的关键基因：研究人员收集 30 例新诊断 MM 患者的骨髓标本，经高通量转录组测序筛选出 52 个差异表达基因。分析 GSE24080 数据集，通过 WGCNA 分析和 ssGSEA 量化相关通路激活，确定 CXCL7 为潜在关键调节因子。进一步在 TT2 和 TT3 队列中验证，发现 CXCL7 表达与 “B 细胞增殖” 和 “破骨细胞信号通路” 均呈正相关。

2. 高表达 CXCL7 的 MM 细胞具有增强的破骨细胞信号通路活性：对 3 例伴有病理性骨折的新诊断 MM 患者骨髓样本进行单细胞 RNA 测序，发现部分浆细胞中 CXCL7 表达显著上调，mm03 亚群中 CXCL7 表达最为突出。对 mm03 亚群进行信号通路富集分析，结果显示其 “破骨细胞信号通路” 激活程度最高，“B 细胞增殖” 排名第二，且与这两条通路相关性最强。

3. CXCL7 与患者病理性骨折相关：收集 108 例新诊断 MM 患者的骨髓样本检测 CXCL7 表达，发现高表达 CXCL7 的患者发生病理性骨折和髓外浸润的可能性更高，总生存期和无进展生存期更短。通过 PET-CT 评估，CXCL7 表达与溶骨性病变数量呈显著正相关。在 MMRF 数据库中进行生存分析，也证实高 CXCL7 表达与较短的总生存期相关。

4. CXCL7 促进 MM 细胞增殖：根据 CCLE 数据库中不同细胞系的 CXCL7 表达情况，选择 NCI-H929、RPMI 8226 和 U266 细胞系进行实验。通过慢病毒转染和 siRNA 干扰调节 CXCL7 表达，CCK-8 实验表明，CXCL7 过表达可促进 H929 和 RPMI 8226 细胞增殖，而 CXCL7 敲低则抑制 U266 和 RPMI 8226 细胞增殖。在 B-NGD 小鼠皮下移植瘤模型中，CXCL7 过表达组肿瘤生长更快，免疫组化显示其 Ki-67 增殖指数更高。

5. CXCL7 促进小鼠病理性骨折的发生：构建小鼠异种移植瘤模型，通过尾静脉注射 MM 细胞。结果显示，CXCL7 过表达组小鼠在 7 周时，5 只中有 3 只出现长骨骨折症状，血清游离轻链水平更高，肿瘤负荷更大。Micro-CT 成像显示，该组小鼠股骨骨密度显著降低，骨小梁厚度减小。组织病理学和免疫组化分析表明，CXCL7 过表达组骨髓瘤细胞在骨髓中的定植和归巢能力增强。

6. CXCL7 激活 JAK/STAT3 信号通路：对 CXCL7 过表达和正常对照的 RPMI 8226 细胞系进行 RNA 测序，KEGG 通路分析发现 JAK/STAT 信号通路显著富集，其中 JAK1 和 STAT3 明显上调。通过 WB 检测不同 MM 细胞系中相关蛋白表达，发现 CXCL7 过表达可增加 p-JAK1 和 p-STAT3 水平，敲低 CXCL7 则降低其水平，且 CXCL7 过表达会使 CXCR2 表达上调，敲低则下调。Co-IP 证实 CXCL7 与 CXCR2 相互作用，小鼠异种移植瘤模型的免疫组化和患者样本的单细胞 RNA 测序也进一步证实了相关结果，表明 CXCL7 可通过 CXCR2 激活 JAK/STAT3 通路。

7. CXCL7 通过 JAK/STAT3 通路上调 MMP13 和 C-myc 的表达水平：转录组测序发现 CXCL7 过表达细胞中 MMP13 和 C-myc 显著上调，WB 验证结果一致。在小鼠体内实验中，CXCL7 过表达组小鼠骨组织中破骨细胞数量增加，MMP2、MMP9 和 MMP13 表达均显著升高，其中 MMP13 最为明显。使用 CXCR2 抑制剂和 JAK 抑制剂处理 MM 细胞，可抑制 JAK/STAT3 通路激活、细胞增殖以及 MMP13 和 C-myc 表达。在 MMRF 数据库中，CXCL7 与 CXCR2、MMP13 表达呈显著正相关。

8. MM 细胞中 CXCL7 表达升高显著促进破骨细胞生成：将 RPMI8226 CXCL7 过表达 / 正常对照细胞系与小鼠骨髓来源巨噬细胞共培养，诱导破骨细胞分化。TRAP 染色结果显示，与过表达 CXCL7 细胞共培养的巨噬细胞生成的多核破骨细胞数量显著多于正常对照组。免疫荧光检测发现，在小鼠异种移植瘤模型的股骨骨髓中，MMP13 与破骨细胞标记物 TRAP 显著共定位，表明 MMP13 与破骨细胞活性密切相关。

四、研究结论与讨论

本研究明确了 CXCL7 在 MM 中的关键作用。CXCL7 是导致 MM 患者病理性骨折的关键基因，高表达 CXCL7 的 MM 细胞亚群可增强破骨细胞信号通路的激活。CXCL7 通过与 CXCR2 结合，激活 JAK/STAT3 通路，上调 MMP13 和 C-myc 的表达，进而促进 MM 细胞增殖和破骨细胞信号通路激活，最终导致骨溶解性损伤和肿瘤进展。

在 MM 的异质性肿瘤微环境中，CXCL7 作为趋化因子家族的一员，在调节骨髓瘤细胞行为方面发挥了重要作用。此前研究对 CXCL7 在肿瘤中的作用了解有限，本研究不仅揭示了其在 MM 中的独特机制，还发现了与其他肿瘤中不同的作用方式。例如，在 MM 中，CXCL7 是上调 MMP13 的最重要因素，且通过激活 JAK/STAT3 通路实现这一过程，而在其他肿瘤中可能存在不同的调控机制。

JAK/STAT3 通路在 MM 中是重要的致癌通路，以往认为主要由 IL-6 激活，但本研究发现，即使在没有 IL-6 的情况下，分泌 CXCL7 的 MM 细胞亚群也可通过自分泌激活该通路，且在其他细胞亚群中也观察到 JAK/STAT3 通路的广泛激活，提示存在多种激活机制。

研究还发现，尽管 CXCL7 仅在部分骨髓瘤细胞中表达，但靶向 CXCL7 有望成为治疗 MM 的新策略。抑制 CXCL7 介导的自分泌环，可减少 MMP13 产生，降低破骨细胞激活和骨吸收，从而降低骨折风险，改善患者预后。目前针对 MM 的 CXCL7 抑制剂研究尚处于早期阶段，虽还未开发出靶向药物，但这一研究方向为治疗伴有严重骨病变的 MM 患者带来了新的希望，随着对 CXCL7 机制的深入理解和有效抑制剂的开发，将为 MM 的治疗开辟新的途径，对改善患者的临床结局具有重要意义。

综上所述，该研究全面深入地揭示了 CXCL7 在 MM 发生发展中的作用机制，为 MM 的治疗提供了新的潜在靶点和理论依据，具有重要的临床应用前景和研究价值，有望推动 MM 治疗领域的进一步发展。