Sp1调控的炎性介质诱导巨噬细胞M2极化介导胰腺癌耐药的机制

Chemoresistance is a critical factor for poor clinical outcomes in pancreatic cancer. Several investigations suggest that reciprocal interaction of M2 macrophages and tumor cells in pancreatic microenvironment play an important role in mediating chemoresistance, but the underlying mechanisms remain unclear. Our group previously revealed that high expression of the transcription factor Sp1 in pancreatic cancer cells induced macrophage polarization to the M2 phenotype by regulating the secretion of inflammatory mediators. Further studies indicate that inflammatory mediators secreted by M2-like macrophages might up-regulate Sp1 expression through activation of tumor cell EGFR / P38 / MAPK signaling pathway. These form a positive feedback loop, which mediate chemoresistance through upregulation of stemness. Based on our previous work, we would like to elucidate the hypothesis, “Sp1-M2 macrophages-chemoresistance”, from the molecular, cellular and animal models to clarify "Sp1-inflammatory mediators-M2 macrophages-inflammatory mediators-Sp1" positive feedback loop from different perspectives, with an aim to investigate the possible mechanisms of chemoresistance and provide scientific basis into reversal of chemoresistance strategy modulation and uncover potential therapeutic targets in pancreatic cancer.

胰腺癌的化疗耐药是临床治疗效果不佳的关键原因。越来越多的证据表明，胰腺癌微环境中M2型巨噬细胞与肿瘤细胞的交互作用，在介导化疗耐药过程中扮演着重要的角色，但具体的分子机制不清楚。课题组前期研究证实，高表达转录因子Sp1的胰腺癌细胞可通过调控炎性介质的分泌，诱导巨噬细胞向M2表型极化；进一步研究发现，极化的M2型巨噬细胞又可通过分泌炎性介质，激活肿瘤细胞中EGFR/P38/MAPK信号通路，上调Sp1表达，从而形成正反馈环路；该反馈环路通过上调肿瘤细胞干性特征，介导化疗耐药。本课题将在前期研究基础上，从临床病例着手，结合分子、细胞生物学以及模式动物水平，围绕“Sp1-M2型巨噬细胞-化疗耐药”这一主线，从多层次、多角度研究“Sp1-炎性介质-M2型巨噬细胞-炎性介质-Sp1”正反馈环路，阐明胰腺癌临床化疗耐药可能的分子机制，进而为逆转化疗耐药策略的制定以及挖掘新的潜在治疗靶点提供依据。

既往研究多关注于肿瘤细胞本身，而忽略了胰腺癌微环境中免疫细胞的作用，尤其是巨噬细胞的生物学功能。本项目首先通过胰腺癌石蜡组织芯片结果发现：相比较于配对癌旁组织，胰腺癌组织中多表达M2型巨噬细胞（CD68+），分布于间质中。而间质中高表达M2型巨噬细胞预后较差，可作为判定胰腺癌患者预后的独立因素之一。进一步通过对胰腺癌新鲜组织标本进行单细胞测序分析，结果发现：肿瘤微环境中单核/巨噬细胞可分为17个亚群，并不存在典型M1、M2，而是在肿瘤细胞作用下存在大量中间态的亚群。各群细胞的细胞周期、RNA转录水平及线粒体情况各不相同，有待进一步阐述。另外，本研究在前期基础上，利用悬液芯片结果发现：在胰腺癌细胞中干扰Sp1后一组炎性因子、趋化因子、基质金属蛋白酶类发生变化，其中上调的细胞因子（>2倍）有51个，下调的（< 0.5倍）有26个。差异表达的因子与细胞生长增殖、炎症反应、免疫反应、淋巴细胞迁移及趋化反应等密切相关，涉及到细胞因子与其受体反应、趋化因子信号通路、TNF、TGF-beta、JAK-STAT、uPAR介导的信号通路等。值得关注的是，体外实验证实，高表达Sp1的胰腺癌细胞上清可使巨噬细胞过表达CD163、CD206、IL-10，呈M2表型，具体机制有待进一步探讨。我们还发现：Sp1与炎性因子COX-2表达呈正相关。高表达Sp1和COX-2提示预后较差。而胰腺癌中异常激活的EGFR经p38-MAPK信号通路激活Sp1，活化的Sp1 转录激活COX-2上调VEGF的表达，介导胰腺癌的血管新生，促进胰腺癌的进展。联合应用组蛋白去乙酰化酶抑制剂SAHA和DNA甲基转移酶抑制剂5-Aza-CdR可通过抑制PI3K/AKT/PTEN信号通路，降低胰腺癌的细胞增殖和迁移能力；而应用BET抑制剂JQ1可以通过抑制ERK1/2-MMP-2/9信号通路，抑制胰腺癌血管拟态形成。下一步将探讨Sp1调控的巨噬细胞极化在胰腺癌联合药物治疗中的作用及机制。最后，我们发现LDH、CA19-9、CRP及ALB能够作为判定胰腺癌患者预后的生物标志，组合这四个血清标志物与患者的总生存期密切相关。但Sp1、巨噬细胞与生存预后标记物之间的关系，仍需进一步探究。综上，本项目研究初步阐明了Sp1如何参与调控胰腺癌微环境中肿瘤细胞与巨噬细胞的交互作用及其机制，为胰腺癌临床药物治疗挖掘新的靶点和提供思路。