间充质基质细胞通过IGFBP5调控横纹肌肉瘤生长停滞与凋亡的机制研究

《Cell Communication and Signaling》：Myogenic IGFBP5 levels in rhabdomyosarcoma are nourished by mesenchymal stromal cells and regulate growth arrest and apoptosis

编辑推荐：本研究针对软组织肉瘤中肿瘤微环境调控机制不明的关键问题，通过多组学分析和功能实验，首次揭示骨骼肌来源的间充质基质细胞(MSC)通过分泌IGFBP5抑制横纹肌肉瘤(RMS)生长的分子机制，为靶向肿瘤-基质互作的新型治疗策略提供理论依据。

　　

在儿童恶性肿瘤中，横纹肌肉瘤(RMS)作为最常见的软组织肉瘤，其治疗面临巨大挑战。这种起源于骨骼肌谱系的肿瘤具有高度异质性，传统上分为胚胎型和腺泡型两种主要亚型。随着分子分型的进展，目前更精确地划分为融合基因阴性(FN-RMS)和融合基因阳性(FP-RMS)两类，后者以PAX3/7-FOXO1融合为特征。尽管诊断技术不断进步，RMS患者的预后仍不理想，特别是转移性和复发患者。这促使科学家们不断探索新的治疗靶点和策略。

肿瘤微环境(TME)在癌症进展中的作用日益受到重视，但在间充质来源的肉瘤中，其调控机制远不如上皮性肿瘤研究得深入。间充质基质细胞(MSC)作为TME的重要组分，在RMS中呈现高度异质性且功能特征不清。特别值得注意的是，骨骼肌作为RMS的起源组织，其特有的微环境如何影响肿瘤生物学行为尚属未知领域。胰岛素样生长因子(IGF)系统在RMS中被公认是关键的促瘤通路，但其六种结合蛋白(IGFBP1-6)的调控网络，尤其是IGFBP5的双重作用机制仍存在大量知识空白。

来自瑞典卡罗林斯卡学院的研究团队在《Cell Communication and Signaling》发表了开创性研究。他们通过整合多学科方法，系统揭示了骨骼肌来源MSC通过IGFBP5调控RMS生长的新型分子机制。研究首先建立了独特的体内外模型系统：利用免疫缺陷小鼠构建原位(后肢肌肉)和异位(皮下)移植瘤模型，通过流式分选获得pdgfrβ⁺的基质细胞群体。采用条件培养基处理、基因表达谱(Clariom D芯片)、单细胞RNA测序等技术，结合临床队列分析，首次描绘了MSC-RMS细胞互作的动态变化图谱。

关键技术包括：1)建立原位/异位移植瘤模型比较肿瘤生长差异；2)通过荧光激活细胞分选(FACS)分离pdgfrβ⁺基质细胞；3)采用高分辨率基因表达芯片(Clariom D)分析差异表达基因；4)整合三个独立RMS队列(发现队列N=147、验证队列N=101和泛癌肉瘤队列N=255)进行临床相关性分析；5)运用单细胞RNA测序解析肿瘤微环境细胞亚群。

研究首先发现"幼稚态"骨骼肌MSC具有短暂的肿瘤抑制功能。通过比较不同部位移植瘤的生长曲线，研究人员观察到原位来源的基质细胞条件培养基能显著抑制RD细胞皮下成瘤能力。然而，这种抑制效应在肿瘤相关MSC中完全消失，提示RMS细胞可"驯化"邻近基质细胞。基因表达谱分析将IGFBP5锁定为最显著上调的基因，qPCR验证其在多种RMS细胞系中均受MSC条件培养基诱导。

功能实验证实IGFBP5具有多重抗肿瘤效应。体外处理显示，重组IGFBP5蛋白(5μg/mL)能显著抑制RD和RH36细胞增殖，并诱导细胞周期阻滞(RD阻滞于G₂-M期，RH36阻滞于G₁期)。通过构建稳定过表达和敲低细胞株，发现IGFBP5通过激活caspase 3/7促进凋亡，其效应依赖于对GAS2蛋白的调控。临床数据分析显示，IGFBP5高表达与较低肿瘤分期和较好预后显著相关。

研究还揭示了IGFBP5维持肌源性特征的新功能。在分化诱导实验中，IGFBP5表达随肌源性分化进程显著上调。单细胞测序显示IGFBP5主要富集于间充质样细胞亚群，而在增殖性细胞中表达较低。机制上，IGFBP5通过上调MYF5/MYF6等肌源性调节因子，促进RMS细胞向分化表型转变。值得注意的是，IRS1被鉴定为IGF通路中与IGFBP5关联最密切的节点分子，提示其可能参与调控IGF-1R信号的反馈抑制。

这项研究具有多重重要意义：首先，它首次系统阐明了骨骼肌微环境中MSC-RMS细胞的动态互作关系，揭示了IGFBP5作为基质源性肿瘤抑制因子的新角色；其次，研究建立了IGFBP5调控RMS的双重机制模型——既通过caspase 3/GAS2轴促进凋亡，又通过MYF6维持肌源性分化；最后，临床相关性分析为IGFBP5作为预后标志物和潜在治疗靶点提供了有力证据。该研究为开发针对肿瘤-基质互作的新型联合治疗策略奠定了理论基础，特别是针对难治性RMS的微环境调控疗法提供了新思路。未来研究可进一步探索如何维持或恢复MSC的肿瘤抑制功能，以及IGFBP5与其他通路交叉调控的分子细节。