《Cell Communication and Signaling》癌细胞 “帮凶” 与凋亡细胞联手，竟成肺癌治疗新希望 ——WISP-1 信号通路的神奇作用

为解决肺癌治疗难题，梨花女子大学的研究人员开展了关于 CAFs 与凋亡癌细胞相互作用的研究。结果发现二者通过 WISP-1-integrin ανβ3-STAT1 通路抑制肺癌细胞生长。这为肺癌治疗提供新思路，强烈推荐科研读者阅读。

　　

在癌症的世界里，肺癌可谓是 “头号杀手”，它在全球范围内，是男性癌症相关死亡的首要原因，在女性中也位居第二。尽管现代医学在诊断、基因技术、手术以及生物治疗等方面都取得了很大进步，但肺癌患者的 5 年生存率依旧低得可怜，只有 18.6%，很多患者在确诊后的第一年就离世了。所以，寻找有效的治疗方法，提高肺癌患者的生存率，成了医学领域亟待攻克的难题。

肿瘤的生长、发展可不是癌细胞自己 “单打独斗”，它和周围的环境，也就是肿瘤微环境（TME^{[1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21,22,23,24,25,26,27,28,29,30,31,32,33,34,35,36,37,38,39,40,41,42,43,44,45,46,47]}）之间有着密切的相互作用。肿瘤微环境里有一种重要的细胞 —— 癌症相关成纤维细胞（CAFs^{[1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21,22,23,24,25,26,27,28,29,30,31,32,33,34,35,36,37,38,39,40,41,42,43,44,45,46,47]}），它就像肿瘤的 “帮凶”，能通过分泌各种物质，促进肿瘤的生长、转移。不过，CAFs 也很 “善变”，它的起源多样，功能复杂，在肿瘤中既可以促进肿瘤发展，也可能起到抑制作用，这就给针对它的治疗带来了很大挑战。

还有细胞死亡这个环节，在肿瘤微环境里也有着不可忽视的作用。细胞死亡会影响肿瘤的免疫平衡，通常情况下，凋亡细胞的清除和一些细胞因子的调节可能会帮助癌细胞逃避免疫监视，促进肿瘤发展。但有趣的是，之前有研究发现，CAFs 对凋亡肺癌细胞的吞噬作用居然能抑制癌细胞和 CAFs 自身的迁移和侵袭，而且注射凋亡肺癌细胞处理过的 CAFs 的条件培养基（CM^{[1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21,22,23,24,25,26,27,28,29,30,31,32,33,34,35,36,37,38,39,40,41,42,43,44,45,46,47]}）还能减小肿瘤体积、抑制肺癌转移。可是，这里面具体的机制却一直是个谜。

为了揭开这个谜团，来自梨花女子大学的研究人员展开了深入研究，他们的研究成果发表在《Cell Communication and Signaling》期刊上，论文题目是《The interplay of cancer-associated fibroblasts and apoptotic cancer cells suppresses lung cancer cell growth through WISP-1-integrin ανβ3-STAT1 signaling pathway》。研究发现，CAFs 和凋亡癌细胞之间的相互作用，能通过 WISP-1-integrin ανβ3-STAT1 信号通路抑制肺癌细胞的生长、促进其凋亡。而且，注射凋亡癌细胞处理过的 CAFs 的条件培养基，可以通过 WISP-1-STAT1 信号轴抑制肿瘤生长。这一发现为肺癌治疗提供了全新的思路和潜在的治疗方法，就像是在黑暗中为肺癌治疗点亮了一盏明灯。

研究人员在这次研究中用到了不少技术方法。他们通过磁激活细胞分选技术分离出了 CAFs；利用 CCK-8 实验、集落形成实验来检测细胞的增殖能力；借助免疫印迹、共免疫沉淀、qRT-PCR 等实验探究相关蛋白和基因的表达及相互作用；运用凋亡实验观察细胞凋亡情况；还通过 ELISA 测定相关蛋白的含量；在动物实验方面，构建了皮下同基因肿瘤模型，来研究肿瘤在体内的生长情况 。

下面咱们来详细看看研究结果。

CAFs 与凋亡癌细胞的相互作用减少癌细胞增殖

研究人员先在体外进行了实验，他们从 Kras 突变的小鼠肺肿瘤中分离出了小鼠肺 CAFs，然后用紫外线照射诱导癌细胞凋亡，得到凋亡的 344SQ 细胞（ApoSQ）和坏死的 344SQ 细胞（NecSQ）。接着，他们用这些细胞处理 CAFs，得到不同的条件培养基，再把这些培养基加到肺癌细胞中培养。结果发现，ApoSQ 处理过的 CAFs 的条件培养基（ApoSQ-CAF CM）能显著降低肺癌细胞的活力，抑制细胞增殖，而普通 CAFs 的条件培养基（CAF CM）和 NecSQ 处理过的 CAFs 的条件培养基（NecSQ-CAF CM）就没有这种效果。而且，这种抑制作用在多种人类癌细胞系中都能看到，说明这种条件培养基的作用还挺 “广谱” 的。

为了看看这种抑制作用是不是需要 CAFs 和凋亡癌细胞直接接触，研究人员用了 Transwell 系统进行间接共培养，结果发现没有直接接触时，条件培养基就没有抑制作用了，看来直接接触还挺关键的。另外，研究人员还发现，ApoSQ-CAF CM 能降低癌细胞中增殖标记物 Ki-67 和增殖细胞核抗原（PCNA^{[1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21,22,23,24,25,26,27,28,29,30,31,32,33,34,35,36,37,38,39,40,41,42,43,44,45,46,47]}）的 mRNA 和蛋白表达水平，还能抑制癌细胞形成集落，进一步证明了它对癌细胞增殖的抑制作用。

CAFs 与凋亡癌细胞的相互作用促进肺癌细胞凋亡

既然 ApoSQ-CAF CM 能抑制肺癌细胞生长，那它对细胞凋亡有什么影响呢？研究人员通过 Annexin V-FITC/PI 染色和 TUNEL 实验发现，ApoSQ-CAF CM 能显著增加肺癌细胞的凋亡。用 Western blot 分析凋亡相关蛋白后发现，ApoSQ-CAF CM 处理后，肺癌细胞中促凋亡蛋白 Bax、裂解的半胱天冬酶 - 3（cleaved caspase-3）和裂解的聚 ADP - 核糖聚合酶（cleaved PARP^{[1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21,22,23,24,25,26,27,28,29,30,31,32,33,34,35,36,37,38,39,40,41,42,43,44,45,46,47]}）的表达增加，而抗凋亡蛋白 Bcl-2、Mcl-1 和 Bcl-xL 的表达降低，这一系列变化都表明 ApoSQ-CAF CM 确实能促进肺癌细胞凋亡，打破癌细胞的增殖平衡。

ApoSQ-CAF CM 注射减缓体内肿瘤生长

体外实验有了这些有趣的发现，那在动物体内又是什么情况呢？研究人员构建了皮下同基因肿瘤模型，往小鼠体内注射 344SQ 细胞，然后给小鼠瘤内注射不同的条件培养基。结果显示，注射 ApoSQ-CAF CM 的小鼠，肿瘤体积和重量都明显减小，肿瘤生长速度变慢，肺表面的转移结节数量也减少，转移率降低。而且，50% 稀释的 ApoSQ-CAF CM 效果不如未稀释的，说明浓度对这种抑制作用还有影响。

研究人员进一步分析发现，注射 ApoSQ-CAF CM 后，肿瘤细胞中与细胞周期相关的基因表达发生了变化，13 个细胞周期 / 有丝分裂相关基因下调，5 个细胞周期阻滞相关基因上调；同时，凋亡相关基因的表达也改变了，11 个抗凋亡基因表达降低，7 个促凋亡基因表达升高。这就从基因层面解释了 ApoSQ-CAF CM 为什么能抑制肿瘤生长、减少转移。

抗增殖和促凋亡作用通过 STAT1 信号介导

STAT1 在肿瘤细胞中有着促进凋亡和抑制增殖的作用，研究人员就想看看它和 ApoSQ-CAF CM 的作用有没有关系。结果发现，ApoSQ-CAF CM 处理肺癌细胞后，STAT1 的磷酸化水平迅速升高，而且还能增强 p53 的磷酸化以及 p53 和 p21^Waf1/Cip1蛋白的表达。用 STAT1 特异性 siRNA 转染肺癌细胞或者用药物抑制剂氟达拉滨预处理后，ApoSQ-CAF CM 的抗增殖和促凋亡作用就减弱了；相反，过表达 STAT1，ApoSQ-CAF CM 的这些作用就更强了。这一系列实验表明，ApoSQ-CAF CM 的抗增殖和促凋亡作用是通过 STAT1 信号通路来实现的。

NOTCH1 依赖的 CAFs 分泌的 WISP-1 显著促进抗增殖和促凋亡作用

研究人员之前发现，CAFs 暴露于 ApoSQ 后会通过 Notch1 信号分泌 Wnt 诱导信号蛋白 1（WISP-1^{[1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21,22,23,24,25,26,27,28,29,30,31,32,33,34,35,36,37,38,39,40,41,42,43,44,45,46,47]}），抑制肺癌细胞的迁移和侵袭。在这次研究中，他们发现沉默 CAFs 中的 Notch1 或者敲低 WISP-1，都会逆转 ApoSQ-CAF CM 的抗增殖和促凋亡作用。用中和抗 WISP-1 抗体处理条件培养基，也会有同样的效果。而直接给肺癌细胞添加重组 WISP-1（rWISP-1^{[1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21,22,23,24,25,26,27,28,29,30,31,32,33,34,35,36,37,38,39,40,41,42,43,44,45,46,47]}），则能剂量依赖性地抑制肺癌细胞的增殖、促进凋亡，这就说明 WISP-1 在 CAFs 和凋亡癌细胞相互作用抑制肺癌细胞生长的过程中，起着非常重要的作用。

WISP-1 通过 αvβ3-STAT1 通路抑制肺癌细胞增殖并促进凋亡

WISP-1 发挥作用得和细胞表面的受体结合，研究人员发现，用抗整合素 αv 或 β3 抗体预处理肺癌细胞，会逆转 rWISP-1 的抗增殖和促凋亡作用，而抗整合素 α5 或 β5 抗体就没有这种效果。敲低 STAT1 也会有类似的结果，而且还发现 WISP-1 能和整合素 αvβ3 结合，通过 CoIP 实验也证实了这一点。这就说明 WISP-1 是通过整合素 αvβ3-STAT1 通路来抑制肺癌细胞增殖、促进凋亡的。

WISP-1 激活 STAT1 信号驱动 ApoSQ-CAF CM 的体内抗肿瘤生长作用

在体内实验中，研究人员用中和抗 WISP-1 抗体处理 ApoSQ-CAF CM 后再注射到小鼠体内，发现肿瘤体积不再减小，肿瘤细胞的增殖和凋亡相关指标也都发生了逆转，这表明 WISP-1 在 ApoSQ-CAF CM 的体内抗肿瘤作用中至关重要。注射 rWISP-1 也能抑制肿瘤生长、促进肿瘤细胞凋亡，而且这种作用能被 STAT1 抑制剂氟达拉滨阻断，进一步证明了 WISP-1-STAT1 信号通路在体内的抗肿瘤作用。

综合以上研究，研究人员得出结论：CAFs 和凋亡癌细胞的直接相互作用，能通过 WISP1-integrin ανβ3-STAT1 信号通路抑制肺癌细胞增殖、促进凋亡。注射 ApoSQ-CAF CM 可以通过 WISP1-STAT1 信号轴有效抑制肿瘤生长。生物信息学分析还发现，调节肿瘤微环境，利用凋亡肺癌细胞重编程人 CAFs 来抑制肿瘤生长具有潜在的临床应用价值。

这项研究意义重大，它深入揭示了肿瘤微环境中 CAFs 和凋亡癌细胞之间的相互作用机制，为肺癌治疗找到了新的潜在靶点和治疗方向。也许在不久的将来，基于这些研究成果，科学家们就能开发出更有效的肺癌治疗方法，比如利用凋亡癌细胞处理过的 CAFs 的条件培养基进行无细胞治疗，或者针对 WISP-1 及其上游调节因子开发靶向疗法，给肺癌患者带来新的希望，让我们一起期待那一天的到来！