补体C5a信号通路通过调节肿瘤相关巨噬细胞分化促进肿瘤转移机制研究

Inflammatory microenvironment of tumor has an important role in tumor grwowth and metastasis, but it remains unclear how regulate the inflammatory microenvironment on tumor growth and metastasis.The complement system is an important component of the tumor immunity, was originally thought to contribute to immunosurveillance of malignant tumors.However recent studies have found that some components of complement system promote tumor development. Here we have shown that, anaphylatoxin C5a receptor ( C5aR ) knockout mice(C5aR-/- mice), exhibit ameliorated tumor metastasis in transplenic injection hepatometastasis model of SL4 colon cancer. Additionally, C5aR deficiency also regulate tumor associated macrophage(TAM) polarization.Taken together,we hypothesized that, activation of the complement C5a skewed tumor associated macrophages M2 porlarlization which promote metastasis. We will test our hypothesis in C5aR deficiciency mice, with transpelnic injection of SL4 colon cancer liver metastasis model, 3-D cell culture system, histologic analysis, flow cytometric analysis, molecular biology technology, and study function of complement system in tumor metastasis.Our results indicate a new and potentially promising therapeutic application of complement C5a inhibitor to the treatment of malignant tumors.

肿瘤炎性微环境对肿瘤生长、转移具有重要调节作用，但是调节肿瘤炎性微环信号通路还不清楚。补体系统是肿瘤免疫中重要组成成分之一，补体某些成份对肿瘤具有直接杀伤作用，而另外一些成份促进肿瘤生长、转移。我们的前期工作发现C5a受体（C5aR）基因敲除小鼠中制备结肠癌肝转移模型，发现肝脏肿瘤转移灶明显减少，同时伴随肿瘤相关巨噬细胞组成改变。由此我们提出假设，C5a与肿瘤相关巨噬细胞中其受体结合，通过调节肿瘤相关巨噬细胞向M2分化，影响肿瘤转移。我们将以C5aR基因敲除鼠为基础，采用结肠癌肝转移模型，利用小动物活体成像、病理学、流式细胞仪分析、分子生物学方法等技术，探讨补体C5a调节肿瘤相关巨噬细胞分化进而调节肿瘤转移机制，并利用体外三维细胞共培养体系确定补体C5a信号通路调节肿瘤相关巨噬细胞分化的信号通路，这可能为补体C5a受体抑制剂在肿瘤治疗中应用提供新的理论依据。

近来发现肿瘤微环境间质细胞对肿瘤转移过程具有重要调节作用，但是肿瘤微环境通过何种信号通路调节肿瘤转移的机制还不清楚。本课题拟阐明补体系统通过调节肿瘤微环境调节肿瘤发展的部分具体机制。我们的主要工作是，首先利用过敏毒素C5a 受体（C5aR）敲除小鼠以及小鼠结肠癌细胞脾脏注射肝脏转移的小鼠模型明确了C5aR的敲除导致肿瘤转移减少，同时减少肿瘤灶中各类炎症细胞及肿瘤血管新生，明确了补体C5a信号通路参与肿瘤转移过程；并且通过C5aR敲除小鼠和WT小鼠肿瘤灶中发现C5aR主要表达在巨噬细胞及中性粒细胞，并进而发现补体C5a通过巨噬细胞分泌的趋化因子增加，促进炎症细胞浸润，证明补体C5a主要是通过调节肿瘤微环境参与肿瘤转移过程，上述工作以主持人为第一作者，分别发表在Journal of Biological Chemistry（2015）及Clinical Science（2016）。其次，肿瘤微环境中肿瘤相关巨噬细胞分泌多种细胞因子，生长因子和蛋白酶参与肿瘤转移过程。我们研究补体是否调节肿瘤微环境中的TAM的向M2分化，从而促进肿瘤转移。我们利用C5aR敲除小鼠和WT小鼠肿瘤灶中测定巨噬细胞分化相关的细胞因子，发现C5aR敲除降低相关因子的表达，同时细胞实验过程中验证C5a信号通路参与巨噬细胞的分化过程，并确定其过程受NF-kB信号通路调节。然后，我们确定C5的中和抗体和sh-C5质粒，C5a受体拮抗剂(PMX-53)均降低小鼠结肠癌细胞脾脏注射肝脏转移，我们的研究为C5信号通路阻断药物在临床上应用提供了理论依据，以上工作以主持人为第一作者，2017年投稿于Journal of Biological Chemistry，目前修稿中。. 总之，我们在此项课题的支持下发现了补体C5a信号通路参与小鼠结肠癌的肝转移过程，这一过程是通过调节肿瘤相关巨噬细胞的趋化因子分泌这一过程来实现的；同时我们还发现C5a信号通路影响肿瘤相关巨噬细胞分化，从而促进肿瘤转移同时阻断C5信号将抑制肿瘤转移过程，这可能为补体C5阻断药物在肿瘤治疗中应用提供新的理论依据。