巨噬细胞TBK1信号驱动乳腺癌脑转移的发育与进展机制研究

这篇研究揭示了肿瘤相关巨噬细胞（TAMs）中TANK结合激酶（TBK1）信号通路在乳腺癌脑转移（BCBM）中的核心作用。通过多组学分析和体内外实验，作者发现BCBM细胞分泌的基质金属蛋白酶1（MMP1）通过PAR1/整合素αVβ5-NF-κB轴激活TAMs中的TBK1，进而促进粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子（GM-CSF）释放，驱动肿瘤上皮-间质转化（EMT）和脑转移。研究为靶向TBK1-GM-CSF轴治疗BCBM提供了理论依据和潜在临床策略。

　　

Significance

乳腺癌脑转移（BCBM）是一种侵袭性强、致死率高的恶性肿瘤，其特征是肿瘤相关巨噬细胞（TAMs）的显著浸润。研究发现，BCBM细胞衍生的基质金属蛋白酶1（MMP1）激活TAMs中的TANK结合激酶（TBK1），进而通过产生粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子（GM-CSF）驱动BCBM的发展和脑转移性生长。遗传和药理学抑制TBK1-GM-CSF信号轴可显著抑制脑转移，表明TBK1是治疗BCBM的可行靶点。

Abstract

TAMs是肿瘤微环境（TME）中促进BCBM的主要免疫细胞。研究通过基因集富集分析（GSEA）和单细胞RNA测序（scRNA-seq）发现，TBK1在BCBM肿瘤的TAMs中富集并激活，对BCBM的发展和脑转移性生长具有不可或缺的作用。机制上，BCBM细胞分泌的MMP1通过蛋白酶激活受体1（PAR1）和整合素αVβ5激活巨噬细胞中的TBK1，进而通过NF-κB通路调控TAMs产生GM-CSF，驱动乳腺癌细胞的上皮-间质转化（EMT）、迁移和侵袭。抑制TAMs中的TBK1信号或癌细胞中的GM-CSF受体可显著阻碍BCBM的发展和脑转移性生长。

Results

TBK1信号在BCBM肿瘤的TAMs中富集并激活

通过GSEA分析，研究者发现TBK1信号在BCBM肿瘤中显著富集。免疫荧光染色和流式细胞术证实，磷酸化TBK1（P-TBK1）在BCBM患者的TAMs中高表达，且与TAM标志物Mac-2共定位。体外实验显示，BCBM细胞的条件培养基（CM）可显著激活THP1和Raw264.7巨噬细胞中的TBK1。此外，TBK1在促转移性巨噬细胞（CD206⁺）中的表达高于抗转移性巨噬细胞（CD206^?）。

TBK1抑制削弱乳腺癌细胞EMT

研究发现，TBK1抑制剂（BX795、CMPD-1、Amlex）或基因敲除TBK1的巨噬细胞CM可逆转乳腺癌细胞的EMT表型，表现为间质标志物（如波形蛋白、N-钙黏蛋白）下调，而上皮标志物E-钙黏蛋白上调。Transwell实验进一步证实，TBK1抑制显著降低乳腺癌细胞的迁移和侵袭能力。

BCBM细胞分泌MMP1激活TBK1并促进肿瘤进展

通过蛋白质组学分析，研究者锁定MMP1为BCBM细胞高分泌的关键因子。MMP1通过PAR1和整合素αVβ5激活巨噬细胞中的NF-κB-TBK1轴，进而促进GM-CSF释放。抑制PAR1或整合素αVβ5可阻断MMP1诱导的TBK1激活。功能实验表明，MMP1激活的巨噬细胞CM可促进乳腺癌细胞EMT、迁移和侵袭，而这一效应被TBK1抑制剂或PAR1拮抗剂逆转。

TBK1抑制减少BCBM发展

在BCBM小鼠模型中，TBK1抑制剂（BX795、Amlex）或巨噬细胞特异性TBK1敲除（TBK1-mKO）显著降低脑转移负荷并延长生存期。组织学分析显示，TBK1抑制后肿瘤中EMT标志物表达逆转，增殖减少而凋亡增加。

TBK1调控的GM-CSF促进BCBM

通过细胞因子抗体阵列和RT-qPCR，研究者发现TBK1调控的GM-CSF是TAMs促进BCBM的关键效应分子。ELISA证实BCBM患者血浆中GM-CSF水平升高。敲除GM-CSF或其受体CSF2RA可显著抑制乳腺癌细胞EMT和脑转移。

TBK1-GM-CSF轴抑制阻碍脑转移性生长

在已建立的BCBM模型中，TBK1抑制剂或CSF2RA敲除可协同放疗显著抑制肿瘤生长并延长生存期。组织学分析显示，TBK1抑制或CSF2RA敲除后肿瘤增殖减少、凋亡增加。

Discussion

研究揭示了TAMs中TBK1信号通过MMP1-PAR1/integrin αVβ5-NF-κB轴激活并驱动GM-CSF释放的分子机制，为BCBM治疗提供了新靶点。TBK1抑制剂（如Amlex）的临床转化潜力值得进一步探索。此外，GM-CSF作为TBK1下游关键效应分子，其靶向策略可能成为克服BCBM免疫抑制微环境的新方向。