《Cancer Letters》：Tumoral AMER1 driven dopamine synthesis triggers cancer cell pyroptosis and licenses CD8+ T cell immunity in colorectal cancer
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摘要在结直肠癌中，传统的肿瘤抑制因子主要被认为能抑制细胞自主增殖，但其在调控肿瘤免疫代谢微环境中的作用至今仍不明确。临床研究表明，APC膜招募蛋白1（AMER1）的表达降低与结直肠癌病情进展及细胞毒性CD8+ T细胞的排除有关。通过在不同宿主免疫背景下的平行移植模型，我们发现肿瘤
摘要
在结直肠癌中，传统的肿瘤抑制因子主要被认为能抑制细胞自主增殖，但其在调控肿瘤免疫代谢微环境中的作用至今仍不明确。临床研究表明，APC膜招募蛋白1（AMER1）的表达降低与结直肠癌病情进展及细胞毒性CD8+ T细胞的排除有关。通过在不同宿主免疫背景下的平行移植模型，我们发现肿瘤中的AMER1具有强大的体内肿瘤抑制作用，而这依赖于功能正常的免疫系统。单细胞RNA测序结果显示，肿瘤中的AMER1可通过扩大区域淋巴结和原发肿瘤微环境中的CXCR5+前体耗竭亚群，从而维持CD8+ T细胞的效应干细胞特性。多组学分析与生化研究共同表明，多巴胺是驱动这一微环境重塑的神经代谢因子。从机制上讲，AMER1能够与多巴脱羧酶结合，防止其发生翻译后降解，从而维持肿瘤内的多巴胺分泌；而AMER1的缺失则会导致局部多巴胺缺乏。在细胞自主作用下，肿瘤内多巴胺的积累会引发由Gasdermin D介导的肿瘤焦亡反应。从治疗角度而言，局部给予多巴胺可通过逆转CD8+ T细胞的终末耗竭状态并促进其向中央记忆细胞分化，从而阻止多系癌细胞的进展。总体而言，我们的研究将AMER1定义为重要的免疫代谢调控因子，并提出了利用神经递质代谢旁路作为治疗结直肠癌的新策略。
引言
结直肠癌是全球范围内导致癌症相关死亡的主要原因之一[1]。其逐步进展的过程通常由包括APC、TP53和SMAD4在内的基因调控因子的依次失活所决定[2]、[3]。一直以来，这些突变的致病机制主要从细胞自主增殖的角度来理解，而细胞自主增殖主要是由Wnt/β-catenin通路的过度激活所驱动的[4]。
AMER1（FAM123B/WTX）是一种X连锁的次要肿瘤抑制因子，在10–15%的结直肠癌病例中存在突变或缺失[5]、[6]。它与APC协同作用，共同构成β-catenin降解复合物，从而抑制Wnt通路的活性[7]。当AMER1的功能受损时，会导致诸如MYC等经典致癌基因的异常表达，进而推动肿瘤的快速生长。在临床研究中，AMER1表达的降低与疾病晚期、转移以及不良预后密切相关[8]，这进一步凸显了它在阻止结直肠癌进展中的关键作用。
除了驱动细胞周期的进展外，AMER1的缺失还会通过深刻的代谢重编程来影响肿瘤外的动态平衡[9]。恶性细胞释放的细胞内代谢物会在肿瘤微环境中积累[10]，它们不再仅仅是能量来源，还会作为旁分泌信号分子，决定浸润免疫细胞的命运，常常通过诱导CD8+ T细胞耗竭来帮助肿瘤逃避免疫攻击[11]、[12]。
尽管人们已经认识到AMER1缺失在结直肠癌发展中的重要性，但它是否会导致特定的代谢重编程从而改变免疫微环境，目前仍不清楚。虽然一些经典的致癌代谢物（如乳酸或犬尿氨酸）在肿瘤微环境中的存在已被广泛研究[13]，但生物胺，尤其是多巴胺的免疫调节作用才刚刚被初步探索。重要的是，效应T细胞表面存在特定的多巴胺受体（如DRD5），这使得它们能够直接感知并响应微环境中的儿茶酚胺浓度变化。虽然正常肠道黏膜本身就是一个多巴胺含量较高的微环境[14]、[15]，但恶性细胞内多巴胺合成机制的调控及其对T细胞免疫的局部影响，仍是结直肠癌发病机制中尚未被充分理解的领域。
为填补这一空白，我们找到了一个受AMER1调控的、可作为治疗靶点的免疫代谢检查点。我们发现，AMER1通过直接稳定多巴脱羧酶——即多巴胺合成过程中的限速酶——来维持局部多巴胺的生成。因此，当AMER1功能丧失时，多巴脱羧酶的表达也会下降，从而导致肿瘤微环境中出现多巴胺缺乏，进而影响CD8+ T细胞的募集及其效应功能。通过揭示AMER1–多巴脱羧酶–多巴胺这一调控轴，我们的研究不仅拓展了传统肿瘤抑制因子的功能范畴，还为利用多巴胺信号通路重新激活结直肠癌的抗肿瘤免疫提供了理论依据。
章节节选
细胞系
MC38（OriCell，编号M1-0401）、CMT93（iCell，编号iCell-m113）、CT26（iCell，编号iCell-m014）、CMT167（EK-Bioscience，编号CMT167）、NCM460（iCell，编号iCell-h373）、SW620（OriCell，编号H1-0901）、HCT116（OriCell，编号H1-0401）、HT29（iCell，编号iCell-h078）、RKO（OriCell，编号H1-0601）、DLD1（OriCell，编号H1-1101）以及HEK-293T（OriCell，编号H4-1401）这些细胞系都是在含有10%胎牛血清和1%青霉素/链霉素的DMEM培养基中培养的，培养环境为5%二氧化碳浓度的37摄氏度培养箱。
细胞培养
MC38、NCM460、SW620、HCT116、HT29、RKO、DLD1、CMT93以及HEK-293T细胞都是在含有10%胎牛血清的DMEM培养基中培养的。而CT26、CMT167以及分选的鼠源CD8+ T细胞则是在含有10%胎牛血清的RPMI 1640培养基中培养的。
T细胞活化实验
鼠源CD8+ T细胞在96孔板中与Dynabeads? Mouse T-Activator CD3/CD28（Gibco，编号11452D，细胞与珠子的比例为5:1）以及100单位/毫升的rhIL-2一同培养（每孔接种0.4×106个细胞），培养时间为72小时，以此来检测细胞的增殖情况。
AMER1表达降低与结直肠癌的晚期临床病理分期及免疫排斥微环境相关
尽管在结直肠癌中已发现有大量AMER1的体细胞突变[22]、[23]，但其临床意义以及在免疫病理学上的重要性仍未明确。为了解决这一问题，我们对包含48对结直肠癌样本及其对应的正常邻近组织样本的临床组织微阵列进行了免疫组化分析（图S1 A和S1B）。通过H&E染色进行的组织学评估显示，结直肠癌存在典型的组织结构紊乱、间质水肿等现象。
讨论
最新的肿瘤发生理论表明，肿瘤抑制基因的失活不仅会影响细胞的自主增殖周期，还会决定肿瘤微环境的免疫可见性[27]。虽然一些经典的肿瘤抑制基因突变（如TP53、PTEN、STING）通常会通过招募髓系抑制细胞来导致免疫检查点阻断的抵抗现象[28]、[29]、[30]，但传统肿瘤抑制基因在逆转微环境免疫排斥方面的作用机制仍不清晰。在原发性肿瘤中……
CRediT作者贡献说明
Julie Wang： 方法学研究、正式数据分析。 Li Zhou： 资金筹集。 Nianke Zang： 方法学研究。 Jie Wang： 数据可视化、研究实施、正式数据分析、数据整理。 Yang Lu： 方法学研究、研究实施、数据整理。 Wanglin Li： 实验验证、项目管理。 Qi Hu： 方法学研究、研究实施、正式数据分析。 Xiaolan Zhong： 资源提供。 Jun Long Dang： 文章撰写与编辑、初稿撰写、研究实施、资金筹集、正式数据分析。 Yu Liu： 资金筹集。
致谢
本研究得到了以下机构的资助：中国国家自然科学基金（编号分别为32300766，资助对象J.D；82402092，资助对象J.Z；82360330，资助对象Y.L；82072902，资助对象L.Z）、东莞市社会发展科学技术计划项目（编号20231800935922，资助对象Y.C）、东莞市人民医院博士科研启动基金（编号K202306，资助对象Y.C）、中亚地区高发疾病发病机制与防治国家重点实验室基金（编号SKL-HIDCA-2024-GD3，资助对象S.G.Z）。
Jun Long Dang|Qi Hu|Yang Lu|Jie Wang|Xiaoxue Li|Yixiong Chen|Jun Zhao|Yu Liu|Julie Wang|Nianke Zang|Li Zhou|Xiaolan Zhong|Wanglin Li|Song Guo Zheng
上海交通大学医学院附属上海松江医院内科肿瘤科，中国上海201600
