《Cancer Science》：ADSC-Derived CCL8 Regulates HIF-1α Signaling and Promotes Colorectal Cancer Progression in a 3D Coculture Platform
编辑推荐：
本研究旨在重建结直肠癌（CRC）肿瘤微环境（TME）中的脂肪-肿瘤相互作用，并阐明脂肪干细胞（ADSCs）通过细胞因子介导的信号调控CRC进展的作用。人类ADSCs从脂肪组织分离，并使用基于PDMS（聚二甲基硅氧烷）的透氧3D共培养芯片与CRC细胞直接共培养，
本研究旨在重建结直肠癌（CRC）肿瘤微环境（TME）中的脂肪-肿瘤相互作用，并阐明脂肪干细胞（ADSCs）通过细胞因子介导的信号调控CRC进展的作用。人类ADSCs从脂肪组织分离，并使用基于PDMS（聚二甲基硅氧烷）的透氧3D共培养芯片与CRC细胞直接共培养，随后进行条件培养基的细胞因子谱分析、球体的免疫荧光分析、基于流式细胞术的细胞分选以及分子分析（包括蛋白质印迹、定量PCR和免疫沉淀）以探究HIF-1相关机制。结果揭示，癌症相关ADSCs分泌CCL8，显著增强CRC细胞迁移。机制上，ADSC来源的CCL8激活CRC细胞中的ERK信号通路，导致HIF-1α蛋白积累增加而蛋白稳定性无明显变化。这伴随着HIF-1α与转录辅因子p300之间相互作用的增强。因此，HIF-1α转录活性增加，导致下游上皮-间充质转化标志物上调，并促进促迁移和侵袭性癌症表型。这些效应在共培养系统中尤为显著，其中ADSCs与癌细胞之间的增强串扰放大了TME内的致癌信号。总之，这些发现表明ADSC来源的CCL8通过驱动HIF-1α依赖性信号通路，作为CRC进展中脂肪-肿瘤串扰的关键介质。此外，本研究采用的基于PDMS的3D共培养平台为解析CRC TME中复杂的细胞-细胞相互作用和细胞因子驱动机制提供了一个稳健且生理相关的实验系统。
**论文解读文章**
**研究背景与问题**
结直肠癌（colorectal cancer, CRC）是全球第三大常见癌症，也是癌症相关死亡的第二大原因。肥胖已被确认为CRC的重要可改变风险因素，其通过代谢和炎症改变促进肿瘤发生。在CRC中，肿瘤微环境（tumor microenvironment, TME）常受邻近脂肪组织影响，但既往研究多聚焦于脂肪细胞脂质代谢和免疫调节，而脂肪组织内脂肪干细胞（adipose-derived stem cells, ADSCs）与CRC细胞之间的具体串扰机制尚不明确。为此，研究人员开展本研究，旨在利用3D共培养平台模拟脂肪-肿瘤直接相互作用，解析ADSCs在CRC进展中的调控作用。
**研究内容与结论**
研究人员从患者皮下脂肪组织分离人类ADSCs（来源：首尔大学医院整形外科），并采用聚二甲基硅氧烷（polydimethylsiloxane, PDMS）基透氧3D共培养芯片，实现ADSCs与CRC细胞（Widr和HT29）的直接共培养。通过条件培养基细胞因子阵列、免疫荧光、流式细胞分选、蛋白质印迹、定量PCR、免疫沉淀及荧光素酶报告基因等实验，发现癌症相关ADSCs分泌CCL8（CC趋化因子配体8），该因子通过激活CRC细胞中ERK信号通路，促进HIF-1α（缺氧诱导因子-1α）蛋白积累而不改变其稳定性，并增强HIF-1α与转录辅因子p300的相互作用，从而上调HIF-1α转录活性及下游上皮-间充质转化（epithelial–mesenchymal transition, EMT）标志物，最终增强CRC细胞迁移能力。这些效应在共培养系统中尤为显著，阻断ADSC来源的CCL8可逆转上述促癌表型。论文发表在《Cancer Science》。
**主要关键技术方法（≤250字）**
研究人员从首尔大学医院整形外科患者皮下脂肪组织分离人类ADSCs。使用基于3D生物打印模具制造的PDMS透氧3D共培养芯片进行直接共培养。通过条件培养基的细胞因子阵列筛选分泌因子，利用流式细胞术分选共培养后的CFSE标记ADSCs或CRC细胞。关键分子机制分析包括蛋白质印迹、定量PCR、免疫沉淀（检测HIF-1α-p300结合）、荧光素酶报告基因（含HRE元件的VEGF启动子和EPO增强子）以及Transwell迁移实验。采用重组CCL8、中和抗体、MEK抑制剂PD98059及siRNA敲低CCL8进行功能验证。
**研究结果（保留每小节标题）**
**3.1 共培养CRC细胞与ADSCs促进癌症进展**：通过PDMS 3D芯片直接共培养，发现与ADSC共培养的CRC细胞球体圆度降低（提示迁徙表型），而正常结肠成纤维细胞无此效应。间接共培养（Transwell）后，CRC细胞中EMT标志物（VEGFA、EPO、CDH2、CTNNB1、VIM）mRNA及蛋白水平上调，免疫荧光证实VEGF积累。结论：ADSCs通过可溶性因子促进CRC进展。
**3.2 癌症相关ADSCs向CRC TME分泌CCL8**：通过细胞因子阵列比较单培养和共培养ADSC的条件培养基，发现共培养后CCL8等因子显著升高。流式分选CFSE标记的ADSCs后，qPCR确认CCL8 mRNA仅在ADSC中诱导，CRC细胞无变化。结论：ADSCs是CCL8的主要来源。
**3.3 CCL8增强CRC细胞EMT标志物和迁移**：重组CCL8处理CRC细胞后，球体圆度降低、Transwell迁移增加呈剂量依赖性，EMT标志物蛋白上调。抗CCL8中和抗体逆转上述效应。结论：CCL8直接促进CRC细胞侵袭性。
**3.4 CCL8通过激活ERK信号增强HIF-1α活性**：CCL8处理增加HIF-1α蛋白水平（时间剂量依赖），但mRNA和蛋白稳定性无显著改变。CCL8选择性磷酸化ERK（而非AKT/mTOR），MEK抑制剂PD98059或中和抗体可抑制ERK激活和HIF-1α积累。免疫沉淀显示CCL8增强HIF-1α-p300结合，且被上述处理阻断。荧光素酶报告基因证实CCL8激活HRE依赖的转录活性，VEGF表达上调。结论：CCL8通过ERK信号促进HIF-1α蛋白合成及转录活性。
**3.5 阻断ADSC来源的CCL8消除共培养中CRC细胞迁移增加**：与CCL8敲低ADSC共培养的CRC细胞球体圆度恢复，EMT标志物降低，且重组CCL8可逆转。条件培养基实验显示，来自CCL8敲低共培养的CM不再促进迁移或VEGF表达。结论：ADSC来源的CCL8是CRC-ADSC共培养中促迁移效应的关键介质。
**总结讨论与结论**
讨论指出，肥胖相关脂肪组织（尤其是内脏脂肪）分泌炎症因子促进肿瘤信号，CRC中脂肪浸润与快速进展相关。本研究发现的CCL8-ERK-HIF-1α轴，在常氧条件下即可驱动HIF-1α积累（通过翻译上调而非稳定性），这与低氧典型途径不同。CCL8在不同肿瘤中作用差异（促乳腺癌/食管鳞癌迁移，抑宫颈癌/黑色素瘤），本研究首次揭示其在CRC中通过ADSC旁分泌发挥促癌功能。3D PDMS芯片允许直接共培养、球体形成及氧供应，克服传统2D和Transwell局限性，并可分离特定细胞群进行机制分析。
**翻译研究结论部分**：总之，本研究数据揭示了一个新的CCL8–ERK–HIF-1α轴，该轴通过脂肪组织与CRC之间的串扰促进癌症进展。这些发现是在先进的3D培养平台上获得的，提示了靶向脂肪-肿瘤相互作用治疗CRC的新策略。
