清華大學(xué)藥學(xué)院劉剛教授團(tuán)隊及合作者最近報道了結(jié)直腸癌細(xì)胞分泌的細(xì)胞外囊泡（CRC-EVs）通過激活 NOD 樣受體1(NOD1)，促進(jìn)結(jié)直腸癌肝轉(zhuǎn)移。研究以“Extracellular vesicles from colorectal cancer cells promote metastasis via the NOD1 signaling pathway”為題，于2022年9月7日在 《Journal of Extracellular Vesicles》期刊在線發(fā)表。該研究首次發(fā)現(xiàn)巨噬細(xì)胞內(nèi)的 NOD1 被CRC-EVs攜帶的高含量的小 G 蛋白CDC42蛋白激活后誘導(dǎo)了多種炎癥因子趨化因子分泌，并促進(jìn)了結(jié)直腸癌轉(zhuǎn)移。
NOD1 / 結(jié)直腸癌的誘發(fā)與研究現(xiàn)狀
結(jié)直腸癌（colorectal cancer，CRC）是高發(fā)病率和高死亡率的惡性腫瘤之一。據(jù)報道，超過 50%的CRC患者發(fā)生肝轉(zhuǎn)移，是CRC患者死亡的主要原因之一。模式識別受體（pattern-recognition receptors, PRRs）是機(jī)體抵御炎癥和感染性疾病的第一道防線。NOD1, 作為細(xì)胞內(nèi)模式識別受體中的一種, 主要表達(dá)于單核細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞以及中性粒細(xì)胞中，可識別革蘭氏陰性細(xì)菌及少部分革蘭氏陽性細(xì)菌細(xì)胞壁的降解產(chǎn)物iE-DAP，識別配體并被激活后的NOD1可進(jìn)一步誘導(dǎo)受體相互作用蛋白2（RIP2）發(fā)生磷酸化、泛素化，激活下游與炎癥相關(guān)的NF-κB和MAPKs信號通路，促進(jìn)炎癥的產(chǎn)生。已有研究發(fā)現(xiàn)，激活NOD1可促進(jìn)骨髓來源抑制性細(xì)胞（myeloid-derived suppressor cells，MDSCs）的聚集，誘導(dǎo)腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞（Tumor-Associated Macrophage, TAM）向 M2 極化, 從而形成有利于腫瘤發(fā)生及轉(zhuǎn)移的免疫抑制型微環(huán)境。然而，腫瘤細(xì)胞如何操控免疫細(xì)胞的NOD1信號通路， 促進(jìn)其發(fā)生轉(zhuǎn)移未見報道。
EVs (CRC-EVs) / 激活與誘導(dǎo)
該研究首先發(fā)現(xiàn)，CRC 細(xì)胞分泌的 EVs (CRC-EVs)可特異性激活巨噬細(xì)胞中 NOD1，并誘導(dǎo)RIP2蛋白發(fā)生磷酸化，促進(jìn)下游與炎癥相關(guān)的NF-κB 信號通路中的 p65磷酸化，激活NF-κB 信號通路；同時，磷酸化的RIP2 蛋白也促進(jìn)了 MAPKs信號通路中的 p38發(fā)生磷酸化，激活了p38-MAPKs信號通路（圖 1）。進(jìn)一步實驗發(fā)現(xiàn)CRC-EVs激活巨噬細(xì)胞中 NOD1 信號通路后，可誘導(dǎo)其分泌多種炎癥因子和趨化因子，如 IL-6、CCL1、CCL2 等，促進(jìn)腫瘤細(xì)胞遷移。在體內(nèi)實驗中也發(fā)現(xiàn)，小鼠敲除 NOD1 基因后可顯著降低CRC-EVs誘導(dǎo)的結(jié)直腸癌肝轉(zhuǎn)移現(xiàn)象（圖 2）。
圖1.
圖2
CRC-EVs 激活 NOD1 信號通路（圖 1）并促進(jìn)CRC 細(xì)胞發(fā)生轉(zhuǎn)移（圖 2）
利用蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)，該研究深入探討了正常結(jié)腸細(xì)胞和結(jié)直腸癌細(xì)胞分泌的EVs中蛋白的差異，發(fā)現(xiàn)CRC-EVs攜帶了較高含量的CDC42（圖3），當(dāng)EVs被腫瘤微環(huán)境中的巨噬細(xì)胞攝取進(jìn)入細(xì)胞后，以活化態(tài)形式GTP-CDC42激活NOD1的信號通路，促進(jìn)腫瘤細(xì)胞遷移（圖4）。
圖3
圖4
CRC-EVs 中的 CDC42 介導(dǎo)NOD1 信號通路的激活（圖 3）并促進(jìn) CRC 細(xì)胞發(fā)生轉(zhuǎn)移（圖 4）
為驗證CRC-EVs 激活NOD1信號通路與臨床結(jié)直腸癌患者肝轉(zhuǎn)移的相關(guān)性，研究團(tuán)隊分離了結(jié)直腸癌肝轉(zhuǎn)移（CRC-LM）患者外周血來源的EVs，發(fā)現(xiàn)其同樣激活人外周血單核細(xì)胞（PBMCs）的 NOD1 信號通路。研究進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，CRC-LM患者來源的 EVs中同樣含有較高水平的 GDP-CDC42，誘導(dǎo)了患者PBMCs中NOD1信號通路的激活，是結(jié)直腸癌發(fā)生肝轉(zhuǎn)移的潛在誘因之一 （圖 5）。通過對GEO數(shù)據(jù)庫中與結(jié)直腸癌相關(guān)的組織芯片臨床信息分析發(fā)現(xiàn)，CRC-LM患者原位癌組織樣本中NOD1的含量顯著高于非轉(zhuǎn)移患者，并且肝轉(zhuǎn)移癌組織中NOD1的表達(dá)量更明顯高于原發(fā)灶腫瘤組織，這一分析結(jié)果也在臨床樣本的檢測中得到了驗證（圖6）。利用對 TCGA 和 GEO 中結(jié)直腸癌相關(guān)的組織芯片信息進(jìn)行生存分析，研究團(tuán)隊進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)在腫瘤組織中NOD1高表達(dá)與臨床預(yù)后較差具有密切相關(guān)性，證實了NOD1 在 CRC 肝轉(zhuǎn)移中的重要作用（圖 6）。
圖5
圖6
CRC 患者血漿中的 EVs NOD1 信號通路的激活（圖 5）;
NOD1在腫瘤組織中高表達(dá)，促進(jìn) CRC發(fā)生肝轉(zhuǎn)移并與臨床預(yù)后較差具有密切相關(guān)性（圖 6）
綜上，該研究工作發(fā)現(xiàn)CRC-EVs攜帶了較高含量的CDC42，當(dāng)EVs被腫瘤微環(huán)境中的巨噬細(xì)胞攝取后，以活化態(tài)形式GTP-CDC42激活NOD1的信號通路，刺激巨噬細(xì)胞分泌多種炎癥因子和趨化因子，如 IL-6、CCL1、CCL2 等，形成有利于結(jié)直腸癌轉(zhuǎn)移的炎癥微環(huán)境，促進(jìn)結(jié)直腸癌轉(zhuǎn)移。
清華大學(xué)藥學(xué)院劉剛教授、北京大學(xué)腫瘤醫(yī)院王崑副教授、中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院藥物研究所馬瑤博士為該論文的通訊作者，劉剛課題組博士后韋細(xì)端為該論文第一作者，劉剛課題組葉景佳同學(xué)、裴亞蒙博士后等在該課題組實施過程中提供了大量的幫助。
感謝清華大學(xué)質(zhì)譜平臺、生物技術(shù)平臺、動物中心提供的技術(shù)支持，感謝國家自然科學(xué)基金項目（81803358, 81703329, 81273364, 82003568, 81773114）經(jīng)費支持。
清華大學(xué)藥學(xué)院劉剛教授團(tuán)隊多年來一直致力于研究 NOD 受體在腫瘤發(fā)生、發(fā)展及治療中的作用，針對 NOD受體參與化療藥物治療腫瘤的研究取得了一系列的結(jié)果，發(fā)表了系列相關(guān)研究論文，并開發(fā)出多種NOD 受體特異性拮抗劑，部分正在進(jìn)行臨床試驗。
原文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/jev2.12264
