中山大学合作发文：骨转移癌症治疗的潜在靶点
11月20日，中山大学与华中科技大学研究团队共同在期刊《Advanced Science》上发表了研究论文，题为“Osteoblast-Derived ECM1 Promotes Anti-Androgen Resistance in Bone Metastatic Prostate Cancer”，本研究表明，在ENZ治疗下，骨微环境中的成骨细胞分泌的细胞外基质蛋白1 （ECM1）水平升高，影响周围的前列腺癌细胞，促进肿瘤细胞增殖和抗雄激素耐药。从机制上讲，ECM1与前列腺癌细胞膜上的ENO1受体相互作用，导致其在Y189位点磷酸化。此外，抑制ECM1或利用ENO1靶向抑制剂（PhAH）可显著恢复肿瘤细胞对ENZ的敏感性。综上所述，研究人员确定了成骨细胞来源的ECM1驱动ENZ治疗下骨转移性前列腺癌耐药的潜在机制。此外，研究结果表明，ECM1和ENO1可能作为开发骨转移性去势抵抗性前列腺癌治疗方法的潜在靶点。
背景信息
前列腺癌（PCa）是全世界男性中第二大常见的癌症类型，在癌症相关死亡率中排名第五。虽然早期患者的5年生存率接近100%，但晚期患者的5年生存率仅为25%。前列腺癌的高病死率主要是由于其易发生邻近器官的转移，而80%以上的前列腺癌患者发生骨转移。因此，脑转移是导致PCa患者生活质量下降和预后不良的主要原因。
当肿瘤细胞扩散到骨骼时，患者往往失去了根治性手术治疗的机会，只剩下姑息性治疗方案。对于前列腺癌脑转移患者，内分泌治疗包括雄激素剥夺治疗（ADT）和抗雄激素治疗是主要的治疗方法。虽然激素治疗在初始阶段可以取得快速且显著的治疗效果，但几乎所有患者都会出现获得性耐药，导致骨转移性去势抵抗性前列腺癌（bmCRPC）。对于这些患者，不仅内分泌治疗无效，化疗和放疗也难以取得满意的疗效。雄激素受体（AR）通路抑制剂恩杂鲁胺（ENZ）治疗可显著缓解早期bmCRPC患者的疾病进展，但在晚期不可避免地出现耐药。因此，阐明bmCRPC治疗耐药的关键分子机制并设计精确的治疗策略具有深远的意义。
近期的单细胞转录组学研究证实，ENZ治疗转移性前列腺癌患者过程中观察到的基因表达变化，而不是选择性耐药克隆形成。这表明转移微环境可能通过驱动这些基因表达的变化来诱导肿瘤耐药。重要的是，TME中的肿瘤-间质相互作用对PCa耐药的发生至关重要。肿瘤相关成纤维细胞（CAF）通过分泌神经调节蛋白1启动HER3信号通路促进PCa细胞抗雄激素抵抗。此外，ADT诱导的分泌磷蛋白1 (SPP1)+肌纤维母细胞CAFs （myCAFs）通过激活细胞外调节蛋白激酶（ERK）信号通路促进去势抵抗性前列腺癌（CRPC）的进展。其中，骨微环境与肿瘤细胞之间的相互作用备受关注。研究人员也证实了来源于成骨细胞的Jagged1激活Notch信号通路，促进对化疗不敏感的乳腺癌BM。然而，骨转移性前列腺癌细胞通过与骨微环境中的成骨细胞相互作用而对标准激素治疗产生耐药性的机制仍然知之甚少。
骨微环境中的成骨细胞促进PCa细胞对ENZ的耐药性
为了研究骨微环境在前列腺癌骨转移中的作用，研究人员建立了小鼠肿瘤模型。研究人员将GFP -荧光素酶标记的C4-2B PCa细胞注射到4周龄BALB/c-nu小鼠的皮下组织和胫骨中。这是一个雄激素非依赖性的AR阳性PCa骨转移细胞系，使其成为构建bmCRPC模型的理想细胞系。4周后，ENZ （20 mg kg - 1）或溶剂每日经口灌胃给药，连续给药8周。每3天进行1次生物发光成像（BLI）检查，每周测量皮下肿瘤体积。与溶剂组相比，ENZ治疗后6周内显著抑制C4-2B皮下肿瘤的生长，但仅在前4周降低了胫骨肿瘤的荧光信号，此后肿瘤继续生长。给药8周后处死小鼠，取皮下和胫骨肿瘤进行测量。胫骨Micro-CT扫描及骨参数定量分析，包括骨/组织体积比（bone/tissue volume ratio, BV/TV）、骨表面/组织体积比（bone surface/tissue volume ratio, BS/TV）、相对骨小梁数量（relative trabecular number, Tb.n）、骨小梁厚度（trabecular thickness, Tb.th），两组间差异均无统计学意义。由于C4-2B是成骨和溶骨的混合细胞系，小鼠胫骨的骨破坏程度不能完全反映肿瘤的大小。因此, 研究人员推测肿瘤细胞所处微环境的差异可能导致其对ENZ敏感性的差异。为了验证这一假设，研究人员分离出了ENZ耐药的胫骨肿瘤组织，通过GFP标记分选出肿瘤细胞，并将其再次接种到皮下组织和胫骨，发现在胫骨生长的肿瘤仍然对ENZ耐药，而在皮下生长的肿瘤则对ENZ敏感。基于这些观察结果，研究人员假设ENZ耐药并非源于PCa细胞，而可能是由骨微环境的存在诱导的，这可能导致了骨髓患者ENZ耐药的发展。
骨微环境中的成骨细胞促进了PCa细胞对ENZ的耐药
骨微环境是一个独特而复杂的区域，其特征不仅包括丰富的成纤维细胞、间充质干细胞（MSCs）和其他微环境中常见的免疫细胞，还包括大量的骨细胞、成骨细胞和破骨细胞。为了探索骨微环境中不同的基质细胞对PCa细胞的影响，研究人员构建了由C4-2B-GFP细胞和小鼠来源的骨细胞、成骨细胞、破骨细胞、间充质干细胞或成纤维细胞组成的共培养模型，并在ENZ的存在下进行培养。通过GFP荧光强度评估C4-2B细胞的相对数量；研究结果表明，ENZ处理的成骨细胞显著促进C4-2B细胞的增殖，远远超过其他四种细胞类型的作用。在人源细胞和C4-2B细胞的共培养体系中，也观察到与小鼠来源细胞相似的现象。此外，小鼠原代成骨细胞（PriOBs）在ENZ处理后显示出增强的C4-2B细胞增殖。综上所述，这些结果表明，在ENZ压力下，骨微环境中的成骨细胞促进了PCa细胞对ENZ的耐药。
结论
综上所述，本研究结果解释了抗雄激素治疗后BMPC的肿瘤耐药机制。这项研究强调了ECM1在驱动bmCRPC耐药中的关键作用。此外，研究人员发现ENO1抑制剂PhAH可能是一种治疗bmCRPC的选择。
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