基质CCL2/CXCL10/SPARC轴驱动促瘤CHI3L1表达：NF-κB/STAT3介导的转录-表观遗传重编程调控PDAC微环境并提示联合治疗策略

《Journal of Biomedical Science》：Stromal CCL2/CXCL10/SPARC axes drive pro-tumor CHI3L1 expression for microenvironmental modulation in pancreatic cancer progression and therapeutic innovation

背景：几丁质酶-3样蛋白1（CHI3L1）在正常组织中为低丰度蛋白，但在胰腺肿瘤微环境（TME）中显著上调，并促进纤维化和免疫逃逸。空间转录组学显示CHI3L1在肿瘤-基质交界处富集，提示细胞间相互作用调控CHI3L1表达。方法：研究人员采用二维和三维多细胞培养模型，纳入胰腺癌细胞、巨噬细胞和胰腺星状细胞（PSCs），以重现TME介导的CHI3L1诱导；通过分泌组谱分析、染色质免疫沉淀（ChIP）和甲基化特异性PCR（MSP）获得机制性认识；并在原位胰腺腺癌（PDAC）小鼠模型中评估靶向所鉴定通路的治疗潜力。结果：研究人员鉴定CCL2、CXCL10和SPARC为肿瘤-基质互作过程中的关键分泌介质，其通过激活核因子κB（NF-κB）和信号转导与转录激活因子3（STAT3）协同诱导癌细胞中CHI3L1表达。具体而言，TME内炎性细胞因子募集巨噬细胞以诱导CCL2，其与PSCs协同增强CXCL10和SPARC分泌。机制上，NF-κB直接结合CHI3L1启动子，而STAT3降低DNA甲基转移酶1（DNMT1）水平，导致启动子低甲基化和CHI3L1的表观遗传激活。临床上，高CHI3L1表达与基质CCL2、CXCL10和SPARC水平上调相关，四标志物联合特征在多变量分析中为总生存和无病生存的独立预后因素。体内，阻断上游基质通路（CCR2/CXCR3/TGFβR1）联合CHI3L1中和可减少免疫健全PDAC模型中的肿瘤生长并重塑免疫抑制微环境。结论：这些发现揭示了一个协同多细胞信号网络，其通过转录和表观遗传重编程协调癌细胞中CHI3L1表达。破坏这些上游基质通路并同时中和CHI3L1与T细胞耗竭降低相关，为PDAC免疫治疗提供有前景的联合策略。

研究背景：胰腺导管腺癌（PDAC）侵袭性强、五年相对生存率极低，预计到2030年将成为癌症死亡第二大原因；FOLFIRINOX及吉西他滨联合白蛋白结合型紫杉醇仅有限改善中位总生存。PDAC以富间质为特征，胰腺星状细胞（PSCs）等基质细胞与癌细胞互作促进进展、转移和耐药，致密细胞外基质亦阻碍免疫浸润。几丁质酶-3样蛋白1（CHI3L1）在正常组织低丰度，在肿瘤微环境（TME）中升高，可促进纤维化、免疫逃逸、M2巨噬细胞极化、调节性T细胞增加及CD8⁺ T细胞（细胞毒性T细胞）毒性降低，并参与上皮-间质转化、细胞外基质重塑和血管生成；其血清及瘤内升高与转移和不良预后相关。但癌细胞在PDAC中如何获得CHI3L1高表达及其微环境调控机制尚待阐明。研究人员因此构建多细胞培养和动物模型，解析基质-癌互作驱动CHI3L1的机制并评估联合靶向策略；该研究发表于《Journal of Biomedical Science》。
主要技术方法：采用二维和三维多细胞培养（胰腺癌细胞、巨噬细胞、PSCs）及条件培养基、分泌组谱分析、染色质免疫沉淀（ChIP）、甲基化特异性PCR与焦磷酸测序、双荧光素酶报告基因、细胞表面共免疫沉淀、单细胞RNA测序（整合GSE154778与GSE205013）、空间转录组（GSE235315及3例PDAC患者手术样本）、多重免疫荧光-免疫组化、流式细胞术和原位PDAC小鼠模型。临床样本包括56/57例PDAC组织与43例胰液；动物模型包括KPPC自发PDAC及NOD-SCID/C57BL/6J原位移植模型。
研究结果：（1）癌细胞、成纤维细胞和巨噬细胞之间的相互作用促进胰腺肿瘤进展过程中癌细胞CHI3L1诱导：通过免疫组化、免疫荧光、空间转录组及2D/3D多细胞培养，发现正常胰腺上皮CHI3L1低而PDAC肿瘤上皮高，KPPC模型随病程增加，CHI3L1在panCK⁺ACTA2⁺CD45⁺区域富集；CSM条件培养基时间依赖性诱导CHI3L1 mRNA和蛋白，加入T细胞未见显著增强。结论为癌-基质-巨噬细胞旁分泌互作驱动CHI3L1。
（2）癌-基质相互作用释放CCL2、CXCL10和SPARC以上调CHI3L1：热变性实验示蛋白成分必需；分泌组谱鉴定CSM富集CCL2、CXCL10和SPARC，重组单因子不足以诱导而联合可诱导；联合阻断或敲低CCR2、CXCR3和TGFβR1显著抑制，双受体不足；SPARC与TGFβR1复合物共沉淀。结论为三因子经相应受体协同诱导CHI3L1。
（3）CCL2、CXCL10和SPARC在癌-基质细胞相互作用过程中通过NF-κB激活调控CHI3L1表达：空间转录组、TCGA和启动子分析提示NF-κB等富集；ChIP-qPCR、荧光素酶和突变实验显示CSM增加p-NF-κB，RelA敲低降低CHI3L1，p-NF-κB结合CHI3L1启动子且位点1–3必需。结论为NF-κB直接转录激活CHI3L1。
（4）STAT3促进CHI3L1启动子去甲基化并与NF-κB协同增强癌-基质相互作用中的CHI3L1表达：CSM诱导p-STAT3，但STAT3不直接结合启动子；5-aza增加CHI3L1，CSM降低DNMT1占位和CpG甲基化；CHX chase示STAT3加速DNMT1降解，DNMT1回补抑制CHI3L1，STAT3与NF-κB共表达增强CHI3L1。结论为STAT3经DNMT1丢失和启动子去甲基化与NF-κB协同。
（5）单细胞转录组分析鉴定PDAC中由巨噬细胞和成纤维细胞相互作用驱动的CHI3L1应答性癌细胞亚型：整合单细胞数据示巨噬细胞主要表达CCL2并独有CXCL10，成纤维细胞含SPARC_Fibro等，癌细胞中CHI3L1^high亚群CHI_T在PT和MET富集；CellChat示C2,C10_macro和SPARC_Fibro向CHI_T信号增强，CHI_T表达CCR2/CXCR3/TGFBR1。结论为识别CHI3L1应答性癌细胞亚型。
（6）空间和功能分析证实CCL2、CXCL10和SPARC在PDAC中协同调控CHI3L1诱导：空间转录组示CHI3L1高簇与表达CCL2/CXCL10/SPARC的基质空间邻近；功能实验示巨噬细胞主要产CCL2、PSCs主要产SPARC，CXCL10仅三培养诱导；rCCL2经CCR2促巨噬细胞迁移并促PSC分泌SPARC；三重敲低CSM显著降低癌细胞CHI3L1，而单独敲低CCL2与SPARC未见明显改变。结论为三因子协同最大诱导CHI3L1。
（7）CHI3L1/CCL2/CXCL10/SPARC高表达谱与KPPC动物和患者模型中的PDAC进展相关：KPPC 4–10周多重免疫荧光示CCL2早期升高，CXCL10和SPARC第7周峰值，SPARC持续高；CHI3L1细胞内7–8周峰值，总组织继续累积；57例PDAC患者四高组较其他组OS/DFS呈缩短趋势，多变量校正年龄、T和N分期后四高特征与较短OS独立相关、DFS边界相关。结论为四标志物高表达谱与PDAC进展及预后相关。
（8）同时阻断TME诱导通路和CHI3L1中和可重塑肿瘤微环境并抑制PDAC进展：在NOD-SCID及免疫健全C57BL/6J原位KPPC模型中，三抑制剂（CCR2i/CXCR3i/TGFβR1i）和联合CHI3L1中和组可检测肿瘤减少至1/7，联合组IVIS总通量较对照显著降低；引流淋巴结perforin⁺CD8⁺ T细胞增加；因三抑制剂和联合组可评估肿瘤少，瘤内CD206⁺/CD86⁺髓系及PD-1⁺LAG3⁺CD8⁺等仅作描述性分析，联合组PD-1⁺LAG3⁺CD8⁺频率低于对照均值；未见治疗相关毒性。结论为多受体阻断联合CHI3L1中和抑制肿瘤并重塑免疫微环境，需扩大样本验证。
讨论部分总结：讨论指出CHI3L1在多种癌症中升高，本研究强调其上调并非细胞自主，而是癌细胞-PSCs-巨噬细胞协同；NF-κB转录激活与STAT3-DNMT1表观去甲基化构成双层机制。多受体抑制减少肿瘤发生率并增加引流淋巴结perforin⁺CD8⁺ T细胞，但未显著减少αSMA⁺间质或完全恢复瘤内免疫；作者认为CHI3L1作为稳定分泌糖蛋白可能在细胞外基质储存，单纯上游阻断不能立即耗竭，CHI3L1中和与髓系极化及T细胞耗竭标志物下降相关，但因可评估肿瘤少，需更大样本确认因果关系。讨论还提及CCL8因受体冗余和效力较低被排除，小分子/代谢物、miRNA及乳酸/H3K18la等可能参与，SPARC与TGFβR1共沉淀不能排除内源性TGFβ或中间蛋白介导，高分子量CHI3L1可能与N-糖基化相关。研究结论翻译：该研究揭示基质CCL2、CXCL10和SPARC通过转录与表观遗传机制促进PDAC中CHI3L1表达；联合靶向上游基质受体轴可抑制肿瘤生长，加入CHI3L1中和与所分析肿瘤中T细胞耗竭标志物进一步降低相关，提示一种潜在的联合策略，需在更大、有足够把握度的研究中验证；更广泛地，基质来源因子与癌细胞受体介导的表观遗传和转录上调之间的互作，可能为其他肿瘤发生中呈阶梯式上调的蛋白提供有用框架。