《Cell Reports》：SERINC2-mediated phosphatidylserine remodeling activates protrusion-localized AXL signaling to promote brain metastasis
编辑推荐：
细胞突起（CPs）通过协调细胞侵袭、基质重塑及与微环境的通信来促进转移。在脑趋向性转移性癌症中被激活的受体酪氨酸激酶AXL常定位于CPs。调控CP生物发生和AXL激活的代谢线索仍不清楚。在此，研究人员报告，在侵袭性癌细胞中，磷脂酰丝氨酸（PS）是CPs中最富集
细胞突起（CPs）通过协调细胞侵袭、基质重塑及与微环境的通信来促进转移。在脑趋向性转移性癌症中被激活的受体酪氨酸激酶AXL常定位于CPs。调控CP生物发生和AXL激活的代谢线索仍不清楚。在此，研究人员报告，在侵袭性癌细胞中，磷脂酰丝氨酸（PS）是CPs中最富集的脂质类别。机制上，研究人员证明，类scramblase跨膜蛋白SERINC2作为支架蛋白，与整合素相互作用并将OSBPL8（一种内质网-质膜PS转运蛋白）招募至CPs。该招募导致PS在CPs处积累和外化，激活CP定位的AXL，并上调细胞侵袭。此外，以SERINC2依赖性方式富集PS的细胞外囊泡刺激自分泌AXL激活，并驱动M2样微胶质细胞极化。相应地，SERINC2在体内增强原位脑肿瘤生长和微胶质细胞重编程。研究数据揭示了SERINC2-OSBPL8轴协调空间脂质重塑、AXL激活和肿瘤-微环境通信。
细胞突起（CPs）是癌细胞侵袭的关键结构，其通过引导方向性迁移和细胞外基质降解促进转移。在脑转移中，CPs还支持肿瘤-微胶质细胞相互作用及细胞外囊泡释放，从而塑造神经免疫微环境。尽管CPs的结构组分已被广泛研究，但其局部代谢过程，尤其是脂质组动态变化机制仍不清楚。AXL是一种受体酪氨酸激酶，在多种恶性肿瘤中驱动去分化、侵袭、转移和耐药，并已被确认为脑转移进展的重要调节因子。AXL常定位于膜突起，提示其信号存在突起特异性调控。磷脂酰丝氨酸（PS）是质膜内叶富集的负电荷磷脂，由PS合酶在内质网合成，经OSBPL5/8等转运蛋白递送至质膜。肿瘤细胞或肿瘤来源囊泡表面的PS通过GAS6配体激活TAM家族受体（包括AXL），促进免疫抑制微环境。然而，癌细胞PS代谢如何调控自分泌/旁分泌AXL激活尚不清楚。
研究人员通过非靶向脂质组学发现PS是CPs中最富集的脂质类别。进一步利用邻近标记等技术证明，scramblase样跨膜蛋白SERINC2作为支架，与整合素相互作用并招募ER-质膜PS转运蛋白OSBPL8至CPs，促进PS积累和外化，进而激活CP定位的AXL并增强细胞侵袭。此外，SERINC2依赖性富集PS的细胞外囊泡可刺激自分泌AXL激活并诱导M2样微胶质细胞极化。体内实验证实SERINC2促进原位脑肿瘤生长和微胶质细胞重编程。该研究揭示了SERINC2-OSBPL8轴在空间脂质重塑、AXL激活和肿瘤-微环境通信中的核心作用，为脑转移治疗提供了潜在靶点。该成果发表于《Cell Reports》。
主要技术方法包括：Transwell CP/细胞体（CB）分离结合非靶向脂质组学；TurboID邻近标记与质谱；免疫共沉淀、免疫荧光和邻近连接实验；流式细胞术和ELISA检测PS；Lact-C2活细胞传感器；Boyden小室侵袭实验；CD63磁珠捕获细胞外囊泡并进行PS定量；细胞外囊泡处理HMC3小胶质细胞及免疫印迹；原位颅内异种移植及免疫组化。样本来源：WM4265.2（患者来源异种移植模型的黑色素瘤脑转移细胞）、WM4265.2-BrM（体内选择获得）、MDA231-BrM（由MDA-MB-231体内选择获得）及HMC3人微胶质细胞系。
**磷脂酰丝氨酸在细胞突起中显著富集**：通过CP/CB分离和非靶向脂质组学，研究人员在三种脑转移细胞系中发现PS类脂质的CP/CB比值最高且最一致，并通过ELISA验证。蛋白质组学分析显示SERINC2在CP中富集，且与活性侵袭性伪足共定位。
**SERINC2控制细胞表面PS外化及其在膜皱褶中的定位**：SERINC2敲低降低活细胞表面PS水平，过表达则增加；免疫荧光显示PS在膜皱褶处富集，而Lact-C2传感器证实SERINC2敲低降低膜皱褶中的PS信号。总PS水平不变，但CP富集减少，表明SERINC2调节PS亚细胞分布而非总量。
**SERINC2促进OSBPL8向细胞突起的招募**：TurboID邻近标记发现SERINC2与整合素（如ITGB1）及ER-质膜接触位点（MCS）组分相互作用。免疫共沉淀确认SERINC2与ITGB1和OSBPL8结合，PLA实验验证共定位。SERINC2敲低减少OSBPL8在CP中的富集，而其他MCS蛋白不变；OSBPL8敲低显著降低SERINC2依赖性PS信号，表明SERINC2通过OSBPL8促进PS在CP积累。
**SERINC2增强肿瘤细胞侵袭和AXL的自分泌/旁分泌激活**：SERINC2敲低降低Boyden小室侵袭能力，过表达增强；同时pAXLY702和pSTAT3Y705水平相应变化。从细胞培养上清中分离的细胞外囊泡，其PS暴露水平受SERINC2调控；含有SERINC2依赖性PS的细胞外囊泡与GAS6共同处理受体细胞，可调节AXL磷酸化，且该效应依赖GAS6和PS。通过CHO衍生细胞表达AXL/IFN-γR1嵌合受体验证了细胞外囊泡对AXL激活的调控。
**SERINC2缺失减弱M2样微胶质细胞极化和脑肿瘤异种移植进展**：用SERINC2敲低细胞来源的细胞外囊泡处理HMC3细胞，M2标志物CD206和CD163表达降低，M1标志物iNOS升高；TAM抑制剂UNC2025可逆转细胞外囊泡效应。颅内注射SERINC2敲低的黑色素瘤和乳腺癌细胞，肿瘤负担显著减少，且肿瘤边缘微胶质细胞CD206表达降低，表明SERINC2在体内促进M2样微胶质细胞极化。
在讨论中，研究人员强调PS在CPs中的富集代表脂质区室化对突起功能的调控，SERINC2与整合素ITGB1的相互作用可能介导其空间靶向。SERINC2兼具scramblase活性和支架功能，通过招募OSBPL8促进PS外化。AXL激活是SERINC2下游的重要功能后果，GAS6-PS复合物参与该过程。公共数据分析显示SERINC2高表达与黑色素瘤和乳腺癌患者不良生存相关，提示其可作为治疗靶点。研究局限性主要在于聚焦黑色素瘤和乳腺癌模型，其他肿瘤类型及PS信号的相对贡献仍需进一步研究。综上，该研究将OSBPL8-SERINC2轴确定为CPs内PS定位和外化的关键调节因子，将空间脂质重塑与局部AXL激活、增强的侵袭行为以及微胶质细胞极化调控联系起来。
