腫瘤的進(jìn)展不是孤立的，腫瘤微環(huán)境為腫瘤細(xì)胞的轉(zhuǎn)移性進(jìn)展提供了大量資源。而存在于腫瘤微環(huán)境中的間充質(zhì)來源細(xì)胞發(fā)揮著舉足輕重的作用。一般來說間充質(zhì)來源的細(xì)胞包括：間充質(zhì)干細(xì)胞，間充質(zhì)基質(zhì)細(xì)胞和成纖維細(xì)胞，被統(tǒng)稱為間充質(zhì)基質(zhì)細(xì)胞，縮寫為MSC（mesenchymal stromal cell )。

MSCs是一種多能基質(zhì)細(xì)胞的異質(zhì)群體，在正常發(fā)育中，可以進(jìn)一步分化為成骨細(xì)胞、軟骨細(xì)胞和脂肪細(xì)胞，但是在腫瘤微環(huán)境中，MSC卻可產(chǎn)生多種病理細(xì)胞譜系，包括癌癥相關(guān)成纖維細(xì)胞（CAF）和與損傷或炎癥相關(guān)的成纖維細(xì)胞。

因?yàn)榛虮磉_(dá)程序具有保守性，那是否可以提出這么一個(gè)假設(shè)，發(fā)育中的MSC的分化與腫瘤微環(huán)境中的MSC的分化調(diào)控也許會(huì)具有一定的相似性？

近日，來自美國約翰霍普金斯大學(xué)醫(yī)學(xué)院泌尿外科研究所的Robert M. Hughes & Paula J. Hurley團(tuán)隊(duì)，在腫瘤研究領(lǐng)域的資深期刊《Cancer Research》上發(fā)表了一篇重磅文章：Asporin Restricts Mesenchymal Stromal Cell Differentiation, Alters the Tumor Microenvironment, and Drives Metastatic Progression。這篇文章讓我們對(duì)上述假設(shè)有了更直觀的認(rèn)識(shí)：一個(gè)在發(fā)育中顯著富集在胎兒前列腺間質(zhì)中的蛋白Asporin（ASPN），也會(huì)在腫瘤微環(huán)境中類似的表達(dá)，并成為改變腫瘤微環(huán)境并觸發(fā)腫瘤轉(zhuǎn)移的重要致癌蛋白！這篇文章的數(shù)據(jù)做的特別扎實(shí)，實(shí)驗(yàn)完善翔實(shí)，故事線也比較清晰，有很多值得學(xué)習(xí)的地方。本文為大家步步詳細(xì)解讀！感興趣的就繼續(xù)看下去吧！

ASPN 在 MSC 中高表達(dá), 并調(diào)節(jié) MSC的自我更新

Asporin（ASPN）是一種富含亮氨酸的蛋白多糖的胞外蛋白家族成員，研究人員首先從胎兒前列腺，良性前列腺，前列腺癌和骨髓分離的原代人MSC中檢測(cè)ASPN的表達(dá)。與人原代良性前列腺上皮細(xì)胞（PreC）和人良性前列腺上皮細(xì)胞系（RWPE-1）相比，ASPN在所有位點(diǎn)的MSC中都顯著高表達(dá)。另外與人MSCs相似，與發(fā)育中的小鼠前列腺的泌尿生殖竇上皮（UGE）相比，Aspn mRNA和蛋白在泌尿生殖竇間充質(zhì)（UGM）中也明顯高表達(dá)。

ASPN在人和小鼠中的MSC中都顯著高表達(dá)

為了確定ASPN如何在體內(nèi)調(diào)節(jié)MSCs的作用，采用了Aspn基因敲除小鼠模型進(jìn)行驗(yàn)證，采用流式細(xì)胞儀對(duì) MSC (標(biāo)記CD45-、CD105 +、CD29 + 和 Sca-1 +）進(jìn)行亞型檢測(cè)和對(duì)分離出的胚胎骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞在早期 (P2) 和后期 (P7) 通道進(jìn)行 CFU 能力檢測(cè)，表明ASPN 對(duì)于維持具有自我更新能力的 MSC亞群是必要的, 且一旦 MSC 失去了這種能力, 外源性 ASPN 就無法拯救自我更新。

Aspn敲除小鼠的骨髓和前列腺中的MSC顯著減少

ASPN 可限制 MSC 的增殖和分化

Aspn敲除小鼠中骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞的缺失表明 ASPN 可以調(diào)節(jié) MSC 的分化。與更靜息的表型一致，Aspn表達(dá)的小鼠胚胎MSC增殖率顯著降低，而敲除Aspn的則增殖速率增加。并且微陣列分析也進(jìn)一步表明，KEGG注釋到細(xì)胞周期相關(guān)基因在Aspn表達(dá)的小鼠中顯著下調(diào)。

細(xì)胞周期相關(guān)基因在Aspn表達(dá)的小鼠中顯著下調(diào)

為了更清楚地定義ASPN在調(diào)節(jié)MSC分化中的作用，用來自Aspn +/+ 和Aspn -/- 小鼠早期傳代（P3）的MSC，分別在成骨細(xì)胞，脂肪細(xì)胞和軟骨形成的分化誘導(dǎo)培養(yǎng)基中培養(yǎng)，進(jìn)而分析體外譜系分化。結(jié)果表明，通過茜素紅，油紅O和阿爾新藍(lán)染色測(cè)量分化程度，表明Aspn-/-小鼠的MSC分化更多，且表達(dá)的分化標(biāo)志物更高：比如Runx2，Adipoq和Col10a1。

Aspn-/-小鼠的MSC分化更多

ASPN 如何調(diào)控分化？

ASPN如何調(diào)節(jié)MSC分化尚不完全清楚。過去的研究表明，ASPN可調(diào)節(jié)許多細(xì)胞外信號(hào)分子，包括多個(gè)TGF-β家族成員，其中BMP-4明顯誘導(dǎo)祖細(xì)胞向成骨細(xì)胞，脂肪細(xì)胞和軟骨細(xì)胞譜系分化，可重點(diǎn)關(guān)注。微陣列分析結(jié)果中，Aspn + / +小鼠注釋的TGF-β家族信號(hào)通路基因（包括限制BMP信號(hào)傳導(dǎo)的基因）顯著下調(diào)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果也表明Aspn + / +中BMP-4誘導(dǎo)的磷酸化的SMAD1/ 5/9也顯著降低。

Aspn + / +中BMP-4誘導(dǎo)的磷酸化的SMAD1/ 5/9顯著降低（B）

那么ASPN會(huì)不會(huì)通過與BMP-4結(jié)合，并通過BMP-4來進(jìn)一步控制分化呢？

答案被證明是肯定的。通過ASPN的免疫沉淀顯示其可與BMP-4結(jié)合。而二者的結(jié)合，導(dǎo)致BMP-4被抑制，從而限制MSC的信號(hào)傳導(dǎo)和分化。

ASPN可以與BMP-4直接結(jié)合

ASPN 在腫瘤微環(huán)境中也高表達(dá)

這里不禁想到癌癥的一大特征便是細(xì)胞去分化、不正常分化。那么在腫瘤微環(huán)境中，ASPN會(huì)怎樣呢？

首先發(fā)現(xiàn)，在原發(fā)灶腫瘤組織中ASPN的表達(dá)量是升高的，并且提示著預(yù)后更差。另外，為了確定 ASPN 是否也在轉(zhuǎn)移腫瘤微環(huán)境中表達(dá), 從約翰霍普金斯醫(yī)學(xué)院前列腺癌轉(zhuǎn)移的快速尸檢隊(duì)列 (n=15 15; 60個(gè)轉(zhuǎn)移)中分析了 ASPN 的表達(dá)，免疫組織化學(xué) (IHC)的結(jié)果顯示在淋巴結(jié)、骨、肺、肝等軟組織等不同轉(zhuǎn)移部位的基質(zhì)細(xì)胞中檢測(cè)到 ASPN 表達(dá)升高 (圖4H），H-score也更高?？偟膩碚f，ASPN表達(dá)模式在腫瘤微環(huán)境中的MSCs和反應(yīng)性基質(zhì)細(xì)胞之間是非常保守的，另外這種高表達(dá)的ASPN可以促進(jìn)癌細(xì)胞的遷移。

轉(zhuǎn)移部位的基質(zhì)細(xì)胞中檢測(cè)到 ASPN 表達(dá)升高

ASPN誘導(dǎo)遷移的方式：鈣信號(hào)傳導(dǎo)

那ASPN 如何調(diào)節(jié)前列腺基質(zhì)和促進(jìn)癌細(xì)胞遷移的呢？是直接作用還是間接作用？繼續(xù)通過微陣列分析差異表達(dá)基因，發(fā)現(xiàn)與缺乏ASPN的細(xì)胞相比，鈣信號(hào)傳導(dǎo)、Hedgehog信號(hào)傳導(dǎo)、趨化因子信號(hào)傳導(dǎo)、WNT信號(hào)傳導(dǎo)在過表達(dá)ASPN+/+ 小鼠中顯著升高圖6B，C）。為了確定ASPN介導(dǎo)的遷移是否依賴于鈣，用細(xì)胞外鈣螯合劑BAPTA存在下檢測(cè)Aspn - / - MSC的遷移，表明細(xì)胞外鈣是ASPN促遷移功能所必需的。

鈣信號(hào)傳導(dǎo)在ASPN+/+小鼠中顯著提高

ASPN可以改變腫瘤微環(huán)境，促進(jìn)腫瘤的轉(zhuǎn)移

為了確定ASPN在腫瘤微環(huán)境中的作用，研究團(tuán)隊(duì)利用由C57BL / 6J Hi-Myc小鼠轉(zhuǎn)移性病變（B6CaP）產(chǎn)生的新型同種異體移植物。B6CaP同種異體移植物由癌癥和腫瘤浸潤宿主細(xì)胞組成，包括反應(yīng)性基質(zhì)細(xì)胞。正是由于這種間質(zhì)浸潤，B6CaP同種異體移植物高度表達(dá)Aspn。進(jìn)一步分析B6CaP同種異體移植物中MSC介導(dǎo)的癌癥干細(xì)胞，免疫浸潤和血管發(fā)育情況。跟我們預(yù)想的一樣，Aspn + / + 小鼠中的B6CaP腫瘤中的MSC更多，而浸潤的免疫細(xì)胞（CD8+）更少，而腫瘤中富集了更大的血管。這些發(fā)現(xiàn)表明ASPN可多效改變腫瘤微環(huán)境。

最后，研究人員又進(jìn)一步分析ASPN對(duì)腫瘤轉(zhuǎn)移的影響。首先在B6CaP同種異體移植物皮下成瘤后（達(dá)到1平方厘米）就切除腫瘤，切除后11周，進(jìn)一步檢查了Aspn + / +和Aspn - / - 小鼠的肺轉(zhuǎn)移進(jìn)展情況。有趣的是，雖然Aspn + / +和Aspn - / - 小鼠的原發(fā)腫瘤大小相似，但肺轉(zhuǎn)移的發(fā)展卻截然不同，Aspn +/+ 小鼠的肺轉(zhuǎn)移情況顯著增加。也就是說，腫瘤微環(huán)境中的ASPN廣泛影響多種細(xì)胞類型，并最終影響轉(zhuǎn)移進(jìn)展（圖7K）。

最后的總結(jié)

腫瘤向轉(zhuǎn)移的進(jìn)展不是癌細(xì)胞自主的，而是涉及腫瘤微環(huán)境中多種細(xì)胞類型的相互作用。這篇文獻(xiàn)將Asporin（ASPN）鑒定為調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)移發(fā)展的腫瘤微環(huán)境中的新型分泌間充質(zhì)基質(zhì)細(xì)胞（MSC）因子。 ASPN在腫瘤微環(huán)境中的表達(dá)廣泛影響多種細(xì)胞類型。 在敲除ASPN的小鼠中，前列腺腫瘤MSC數(shù)量顯著減少，癌癥干細(xì)胞減少，腫瘤血管減少，并且浸潤性的免疫細(xì)胞增加。并且，轉(zhuǎn)移也相應(yīng)減少?？傊?，完善的數(shù)據(jù)將ASPN鑒定為在腫瘤微環(huán)境中保守并促進(jìn)轉(zhuǎn)移進(jìn)展的新型MSC因子。 作者最后表示：“下一步我們的研究來將確定靶向ASPN，在治療前列腺癌和其他實(shí)體腫瘤中的功效和可行性。”

參考文獻(xiàn)

Asporin Restricts Mesenchymal Stromal Cell Differentiation, Alters the Tumor Microenvironment, and Drives Metastatic Progression.

doi:10.1158/0008-5472.CAN-18-2931.