肿瘤相关巨噬细胞激活成纤维细胞调控乳腺癌细胞转移特性的分子机制研究

The tumor microenvironment regulates the biological behavior of the cancer cell closely. Our previous study showed that the tumor associated macrophages (TAM) in tumor microenvironment secrete the chemokines CCL18 to regulate breast cancer metastasis. Cancer associated fibroblasts (CAF) are another important cellular component affecting the biological behavior of breast cancer. It is still unclear whether these two cell components interact each other and regulate metastasis of breast cancer consequently. Our recent preliminary experiments indicated TAM can also regulate fibroblasts to affect the metastasis of breast cancer by secreting CCL18. The NF-kB pathway may invole in this process. Here, by studying with cytokines chip, miRNA chip, animal experiments and some other in vivo or in vitro experiments basing on the co-culture system of breast cancer TAM and fibroblasts, the co-culture system of TAM-activated fibroblasts and breast cancer cells, we try to find out:1.The exact functional role of CCL18 and its downstream molecular pathway in the activation process of fibroblasts regulated by TAM. 2. The key mechanisms of the metastasis process of breast cancer cells regulated by TAM-actived fibroblasts. Completion of this project will eventually clarify the molecular mechanism of TAM and fibroblasts interaction and the sequential effect on breast cancer metastasis, and then provide a new theoretical basis of breast cancer therapeutic targets for the tumor microenvironment.

肿瘤微环境密切调控肿瘤细胞的生物学行为，我们既往的研究发现肿瘤相关巨噬细胞（TAM）分泌趋化因子CCL18促进乳腺癌的转移。成纤维细胞是微环境中的另一重要细胞成分。TAM及成纤维细胞之间是否相互作用从而促进乳腺癌的转移目前尚未明确。我们建立了乳腺癌TAM与成纤维细胞的共培养体系，筛选出CCL18是TAM激活成纤维细胞促进乳腺癌转移的关键因子；NF-kB通路可能参与CCL18对成纤维细胞的激活。本课题拟进一步采用乳腺癌TAM与成纤维细胞的共培养体系以及TAM激活的成纤维细胞与乳腺癌细胞的共培养体系，通过细胞因子芯片、miRNA芯片、动物实验等一系列体内外实验，探讨：1.CCL18在介导TAM激活成纤维细胞中的地位及下游的分子通路；2.TAM激活的成纤维细胞调控乳腺癌转移的机制。课题研究将明确肿瘤相关巨噬细胞激活成纤维细胞促进乳腺癌转移的分子机制，为靶向肿瘤微环境的乳腺癌治疗策略寻找新思路。

肿瘤相关巨噬细胞（TAM）及肿瘤相关成纤维细胞（CAF）是肿瘤微环境中的两个重要细胞成分，本课题研究TAM是否能够激活成纤维细胞成为CAF调控乳腺癌转移等生物学行为，并探讨其分子机制。在本基金支持下，取得了一系列原创性成果，撰写的文章现已发表在Cell杂志。. 1. 证实CAF的异质性，首次鉴定出一个特殊亚群的CAF。经典的CAF标志物不能区分出具有不同生物学功能的CAF亚群。我们首次运用细胞表面标志物在乳腺癌中鉴定出一个特殊亚群的CAF（CD10+GPR77+），CD10+GPR77+CAFs通过分泌IL-6和IL-8增强肿瘤细胞的干性、提高肿瘤细胞的成瘤能力及耐药特性。发现CD10/GPR77双阳性的CAFs的浸润程度与乳腺癌患者的不良预后显著相关。发现GPR77能够通过自产C5a结合于其细胞表面的GPR77进而维持诱导RSK1的磷酸化和乙酰化的持续激活，进而激活NF-kB通路。. 2. 阐明肿瘤微环境中巨噬细胞诱导成纤维细胞活化的机制。我们发现TAMs能够通过分泌CCL18诱导乳腺正常成纤维细胞向肌样成纤维细胞方向活化，CCL18处理后的成纤维细胞能够显著诱导乳腺癌细胞中ALDH1+肿瘤干细胞比例上调及球囊形成能力增强，而TGF-β处理的成纤维细胞并没有这一效应，进一步发现CCL18和TGF-β处理的成纤维细胞其mRNA表达谱存在显著差异，解释了CCL18和TGF-β所处理的成纤维细胞其生物学功能存在显著差异的可能原因。. 3. 明确CAF对乳腺癌转移的调控作用。我们验证了肿瘤相关的成纤维细胞对乳腺癌细胞的上皮间质转化和转移特性的调控现象的存在。CAF通过分泌SDF-1和TGF-β可诱导乳腺癌细胞发生EMT并促进癌细胞的侵袭和迁移的能力，干预SDF-1和TGF-β能够显著逆转CAF所诱导的乳腺癌细胞的EMT及侵袭和迁移能力的增强。 本研究证实CAF的异质性，首次发现了存在一组调控乳腺癌干细胞特性和耐药特性的特殊亚群的CAF细胞并鉴定出其表面标志物，并研究这一亚群CAF对乳腺癌干性的调控；阐明肿瘤微环境中TAM激活CAF调控乳腺癌转移的机制；为靶向肿瘤微环境的乳腺癌治疗策略阐明了新思路。. 本项目获资助以来，课题总体进展情况良好，各项研究工作按计划实施，发表SCI收录论文21篇，圆满完成了本课题的研究计划。