促炎性转移相关巨噬细胞亚群通过分泌IL-1α诱导卵巢癌中促肿瘤间皮细胞转化

《Cell Death & Disease》：A pro-inflammatory metastasis-associated macrophage subset induces tumor-promoting mesothelial cell conversion in ovarian cancer via IL-1α secretion

　　

肿瘤相关巨噬细胞(TAMs)是肿瘤微环境的关键调节因子，然而TAM亚群在转移进展中的功能特化仍未完全明确。本研究利用来自腹水(ascTAMs)和大网膜转移灶(omTAMs)的患者来源巨噬细胞进行单细胞RNA测序(scRNA-seq)，表征了高级别卵巢癌中促进肿瘤间皮细胞转化的不同TAM群体。来自这些解剖部位的TAM可通过极化状态清晰区分，omTAMs呈现混合M1⁺/M2⁺表型，而ascTAMs则表现为M1^low/M2⁺特征。转录组分析进一步揭示了这些亚群的功能差异。值得注意的是，omTAMs展现出与间皮-间质转化(MMT)相关的基因特征，MMT是肿瘤穿越腹膜衬层进行侵袭的关键过程。在功能上，omTAMs的条件培养基与经典活化的M1巨噬细胞相似，通过TGFβ和ERK/p38 MAPK信号通路诱导原代间皮细胞发生MMT。这种表型转化增强了经间皮的肿瘤细胞侵袭。蛋白质组学分析鉴定出IL-1α是促炎性巨噬细胞分泌的关键MMT诱导因子。在机制上，IL-1α通过激活间皮细胞中的自分泌TGFβ/TGFBR1正反馈环路与TGFβ协同作用，从而放大MMT。与这些发现一致，IL1A表达在独立患者样本的omTAM clusters中富集，并通过临床样本的免疫组织化学分析得到证实。从治疗角度而言，本研究确定了对抗IL-1α⁺ TAMs驱动的间皮重编程的新途径，有望阻碍转移进展。

**研究背景与存在问题**

高级别卵巢癌(OC)是一种侵袭性恶性肿瘤，通常在晚期才被确诊，此时恶性腹水已积聚并形成广泛腹膜转移，尤其偏好富含脂质的大网膜。肿瘤微环境(TME)中富含免疫细胞浸润，肿瘤相关巨噬细胞(TAMs)在腹水和大网膜转移灶中均十分丰富。TAMs具有显著异质性和可塑性，其功能超越经典M1/M2二分法，形成连续极化谱系。传统观点认为M2样TAMs通过促进侵袭、细胞外基质(ECM)重塑、血管生成和免疫逃逸驱动肿瘤进展，而M1样TAMs通常被视为抗肿瘤群体，但新近证据表明M1样TAMs的作用具有情境依赖性。研究人员前期bulk RNA分析发现大网膜转移灶中TAM向促炎表型偏移，提示促炎极化在早期转移中发挥作用，但其功能贡献仍不明确。腹膜间皮细胞(MESO)构成腹腔保护性单层屏障，间皮-间质转化(MMT)是肿瘤突破该屏障、实现腹膜播散的关键步骤。肿瘤来源TGFβ已被确认为OC中MMT的主要驱动因子，但免疫细胞来源因子对MMT诱导的贡献在很大程度上仍属空白。

**研究内容与结论**

研究人员对3例OC患者的配对腹水来源TAM(ascTAMs)与大网膜转移来源TAM(omTAMs)进行scRNA-seq，鉴定出11个转录组学上不同的TAM clusters，发现omTAMs呈现混合M1⁺/M2⁺极化表型并高表达MMT驱动基因特征，而ascTAMs以M1^low/M2⁺为主。功能研究表明，M1极化巨噬细胞(m1-MDM)和患者来源omTAM的条件培养基(CM)通过TGFβ和ERK/p38 MAPK信号通路诱导原代MESO发生MMT，增强胶原收缩能力和经间皮肿瘤侵袭。蛋白质组学分析与功能筛选鉴定IL-1α为关键MMT诱导因子。机制上，IL-1α通过上调MESO中TGFB1/2表达和TGFBR1表达，激活自分泌TGFβ/TGFBR1正反馈环路，与TGFβ协同放大MMT。该研究挑战了经典M1/M2二分法框架，揭示了促炎性TAM亚群在间皮重编程和早期转移微环境形成中的新功能，为靶向IL-1α⁺ TAMs防治腹膜转移提供了新策略。论文发表在《Cell Death 》。

**关键技术与方法**

主要技术方法包括：对3例高级别OC患者配对腹水与大网膜转移灶TAM进行scRNA-seq(Parse Biosciences平台)；利用健康供者单核细胞构建MDM极化模型(m1-MDM、m2-MDM、asc-MDM)；OC患者来源原代MESO培养与CM刺激体系；bulk RNA-seq转录组分析；Olink PEA亲和蛋白质组学及6例OC患者配对omTAM/ascTAM分泌组质谱分析；ELISA、免疫印迹、RT-qPCR；胶原收缩与经间皮侵袭实验；药理学抑制剂与中和抗体功能实验；临床样本免疫组织化学(IHC)验证及外部scRNA-seq数据集整合分析。

**研究结果**

**1. scRNA-seq鉴定出携带MMT驱动特征的M1样TAM clusters**

Harmony整合UMAP分析显示，TAM clusters按解剖来源和患者分层，omTAM clusters与ascTAM clusters清晰分离。omTAM clusters表达炎症和增殖相关基因。M1/M2评分显示omTAMs具有显著M1/M2共表达，而ascTAMs以M2^high/M1^low为主。MMT驱动子评分在omTAM亚群中显著升高，高MMT驱动活性主要限于M1⁺/M2⁺ omTAM亚群。

**2. 促炎性巨噬细胞诱导间皮细胞间充质重编程**

m1-MDM CM处理MESO后，细胞呈现伸长的成纤维细胞样形态，ZO-1表达降低。RNA-seq鉴定出377个上调基因和666个下调基因，其中35个为EMT相关基因。仅omTAM CM可重现m1-MDM CM诱导的形态学和转录组学变化，并增强胶原收缩能力和经间皮肿瘤侵袭。

**3. TGFβ和ERK/p38 MAPK信号介导促炎性巨噬细胞诱导的MMT**

m1-MDM和omTAM CM显著激活SMAD2、ERK和p38 MAPK通路。MEK1/2抑制剂(trametinib)和p38抑制剂(BIRB796)阻断MAPK激活，TGFβ受体抑制剂(SB431542)选择性阻断SMAD磷酸化。三种抑制剂均部分逆转MMT表型，TGFβ阻断效果最强。

**4. IL-1α是巨噬细胞来源的关键MMT驱动因子**

PEA蛋白质组学鉴定出123个m1-MDM上调蛋白，其中27个为分泌型EMT相关蛋白。功能筛选中，仅IL-1α中和抗体显著减弱m1-MDM CM诱导的形态转化、间充质基因表达和胶原收缩，而IL-1β或TNFα阻断无效。IL-1α特异性介导ERK/p38激活而不影响SMAD信号。omTAM中IL-1α分泌显著高于ascTAM，IHC证实CD68⁺/IL-1α⁺巨噬细胞簇位于腹膜微转移灶附近。

**5. IL-1α通过诱导MESO自分泌TGFβ信号放大MMT**

m1-MDM CM显著增加MESO的TGFβ1分泌和TGFBR1表达，重组IL-1α可部分重现该效应。IL-1α与TGFβ联合刺激完全重现MMT表型，而双重抑制IL-1α和TGFβ信号可完全消除巨噬细胞诱导的MMT。外部scRNA-seq数据集证实间充质表型MESO clusters共表达TGFB1和IL-1应答基因。

**讨论与结论**

讨论部分指出，本研究证明促炎性omTAM亚群通过IL-1α分泌激活MESO中TGFβ依赖的自分泌正反馈环路，驱动MMT并促进腹膜转移早期步骤，挑战了经典M1/M2二分法框架。治疗上，IL-1α靶向策略(如bermekimab、anakinra)可能更适用于术后辅助治疗以预防早期播散，而非晚期难治性肿瘤。研究局限性包括体外共培养体系无法完全模拟体内TME空间复杂性，需在OC转移体内模型中进一步验证。结论：本研究鉴定出大网膜转移灶中的促炎性TAM亚群是间皮可塑性的主动调节因子，并强调IL-1α是连接炎症与MMT及转移进展的关键介质。这些发现为OC腹膜播散的早期步骤提供了机制性见解，并确定了一个可用于限制转移播散的潜在治疗轴。