暨南大学曲辰团队：肝癌的靶向治疗新策略
11月21日，暨南大学曲辰研究团队在期刊《Molecular Cancer》上发表了题为“Myofibroblast-derived extracellular vesicles facilitate cancer stemness of hepatocellular carcinoma via transferring ITGA5 to tumor cells”的研究论文，本研究中，分析结果显示，ITGA5在HCC组织的间质成纤维细胞中高度富集，并促进肿瘤进展和不良预后。尤其是，ITGA5通过间质成纤维细胞的外泌体向HCC细胞传递，诱导其获得癌干细胞样特性。机制上，ITGA5直接与YES1结合，促进YES1及其下游通路的激活，从而增强HCC细胞的干细胞特性。此外，在HCC小鼠模型中，阻断ITGA5会抑制由ITGA5+间质成纤维细胞驱动的肿瘤进展，并增强PD-L1治疗的疗效。本研究阐明了由EV介导的从肌成纤维细胞向肿瘤细胞转移ITGA5的新机制，从而增强了HCC的干细胞特性。靶向ITGA5的治疗有助于阻止HCC的进展，并改善PD-L1治疗的效果。
背景信息
肝细胞癌（HCC）是一种全球预后不良的侵袭性恶性肿瘤。手术切除是HCC的主要治疗手段；然而，手术切除的适应症限制了其在特定人群中的应用。此外，大约有50-70%的HCC患者在接受局部治疗后5年内会出现疾病复发。尽管免疫疗法已显示出益处，但其对晚期或复发性HCC患者的治疗效果仍不令人满意。
肿瘤微环境（TME）在恶性肿瘤的发生和发展中起着关键作用。作为肝癌（HCC）微环境的重要组成部分，成纤维细胞样细胞在HCC进展和复发中发挥着重要作用。肝纤维化组织中，成纤维细胞样细胞通过α-平滑肌肌动蛋白（α-SMA）和胶原蛋白I的表达而被识别。现有的证据表明，成纤维细胞样细胞可能主要起源于激活的肝星状细胞（HSCs）。在正常肝脏组织中没有成纤维细胞样细胞的存在。然而，在慢性损伤的肝脏纤维化组织中，它们参与了细胞外基质的产生和肝纤维化的发展。大多数HCC患者存在不同程度的肝纤维化，这增强了HCC微环境中成纤维细胞样细胞的浸润。成纤维细胞样细胞在TME中的浸润通过多种机制促进HCC进展。成纤维细胞样细胞通过分泌细胞因子或细胞外囊泡（EVs）增强HCC细胞的增殖、迁移、侵袭和癌干细胞样（CSC-like）特性。
阻断ITGA5可改善HCC在体内的进展
为了研究靶向ITGA5在HCC中的治疗潜力，研究人员设计了一种新型的ITGA5靶向肽模拟物AV3，并在体外和体内进行给药。研究人员用5-羧基荧光素(5FAM)标记的AV3进行体外结合研究，结果显示AV3与ITGA5-EV处理的HCC细胞的结合能力强于未处理的HCC细胞。此外，AV3有效抑制了ITGA5-EV诱导的HCC细胞的增殖和球形形成，并降低了EV处理的HCC细胞中CSC标志物MYC、EPCAM和SOX2的表达。
之前的研究发现，在移植到正常肝脏小鼠体内的HCC组织中，存在少量的成纤维细胞样细胞。尤其是，预先用四氯化碳(CCl4)灌胃显著增强了移植到正常肝脏小鼠体内的HCC组织中的成纤维细胞样细胞的浸润。为了模拟成纤维细胞样细胞的浸润并研究ITGA5+成纤维细胞在HCC进展中的功能，研究人员在用CCl4灌胃预处理的小鼠中建立了HCC模型。在这种原位HCC小鼠模型中，研究人员发现AV3治疗显著抑制了HCC的生长，而不影响体重。此外，免疫组织化学染色显示，ITGA5治疗显著降低了原位HCC组织中干细胞标记物EPCAM的表达。这些证据证实，ITGA5阻断降低了HCC细胞的干细胞特性。而且，研究结果还表明，从接受AV3治疗的小鼠体内提取的HCC组织中，ITGA5+和α-SMA+细胞的数量减少了。这些数据表明，ITGA5阻断还降低了HCC组织中的ITGA5+成纤维细胞浸润。
阻断ITGA5可以改善HCC在体内的进展
抑制ITGA5可以增强PD-L1阻断治疗的效果
虽然PD-1或PD-L1阻断治疗已成为晚期HCC的重要治疗选择，但只有20-30%的患者对此疗法有响应。越来越多的证据表明，成纤维细胞或癌相关成纤维细胞调节肿瘤免疫微环境，影响PD-1或PD-L1阻断治疗的效果。生物信息学分析显示，ITGA5表达与癌相关成纤维细胞浸润、间质评分、免疫细胞浸润和免疫检查点相关基因表达相关。这表明ITGA5影响ICI的疗效。因此，研究人员利用CCl4预处理的原位HCC小鼠模型来研究是否抑制ITGA5可以增强ICI的治疗效果。
为了评估ITGA5阻断在改善ICI治疗效果方面的作用，研究人员将小鼠分为免疫球蛋白G（IgG）组、生理盐水组、ITGA5抑制剂AV3组、PD-L1抗体组或PD-L1抗体与AV3的联合治疗组。生物荧光成像显示，在肝癌移植后2天，即可检测到肿瘤。可是，这些组之间的荧光强度没有显著差异。然而，在肝癌移植后10天，联合治疗组的原位肝癌的荧光强度显著低于接受抗PD-L1或AV3治疗的小鼠记录的荧光强度。与单独使用AV3或抗PD-L1治疗相比，AV3和PD-L1抗体的联合治疗也显著延长了原位肝癌小鼠的生存时间。此外，分析结果还表明，AV3和抗PD-L1的联合治疗显著降低了肝内转移的发生率。
研究结果进一步证实联合治疗的抗HCC作用。结果还表明，AV3和抗pd - l1联合治疗比单独使用AV3或抗pd - l1治疗能更好地控制HCC的进展。为了评估AV3对HCC TME的影响，研究人员通过多重免疫荧光和免疫组化评估了TME细胞的浸润情况。单药和联合治疗均影响髓源性抑制细胞和肿瘤相关巨噬细胞浸润。
然而，联合疗法显著增加了CD8+和CD4+T细胞的浸润。值得注意的是，只有AV3单药疗法和联合疗法显著降低了ITGA5+肌成纤维细胞（ITGA5+α-SMA+细胞）的浸润。此外，研究人员比较了各组小鼠肿瘤组织中M1巨噬细胞和M2巨噬细胞的浸润情况。结果显示，靶向ITGA5增强了PD-L1对M2巨噬细胞的抑制作用；但对M1巨噬细胞没有显著影响。
结论
本研究发现了一种新的调控途径，其中肌成纤维细胞通过产生将ITGA5转移到HCC细胞的EVs来增强HCC细胞的干性。在机制上，研究人员发现ITGA5主要通过激活YES1及其下游通路来增强HCC细胞的干细胞性。此外，本研究揭示了ITGA5是HCC的潜在治疗靶点，靶向ITGA5是提高免疫治疗疗效的新策略。
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