【Adv. Sci.】上海交通大学发文：抑制胰腺癌进展的新靶点

【导读】胰腺导管腺癌(PDAC)是一种高度转移和致死性疾病。焦孔素主要通过膜通透性和细胞焦亡(一种溶解性促炎型细胞死亡)与坏死相关。

9月19日，上海交通大学研究团队在期刊《Advanced Science》上发表了题为“Gasdermin C promotes Stemness and Immune Evasion in Pancreatic Cancer via Pyroptosis-Independent Mechanism”的研究论文，本研究发现GSDMC可以直接诱导与干细胞、上皮间质转化（EMT）和免疫逃避相关的基因表达。在小鼠PDAC模型中靶向GSDMC可重编程免疫抑制的肿瘤微环境，通过CXCL9促进抗肿瘤免疫细胞的招募。这不仅可以减少肿瘤的发生、生长和转移，还可以增强对KRASG12D抑制剂和PD-1检查点阻断的响应。机制上发现，ADAM17切割GSDMC，释放结合于干细胞、转移和免疫逃避相关基因启动子区域的核片段。通过抑制GSDMC切割或阻止其核转位，同样可以有效地抑制GSDMC的下游靶点并抑制PDAC进展。这些发现证明GSDMC是治疗这种致命疾病并提高治疗效果的潜在靶点。

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/advs.202308990

背景知识

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胰腺癌，包括最常见的胰管腺癌（PDAC），是一种极具致命性的疾病，具有广泛的转移特性。目前治疗PDAC的方法几乎不能带来长期生存益处，到2030年，PDAC甚至可能成为第二大癌症相关死亡原因。有力证据表明，PDAC中存在具有干细胞特征的癌细胞，它们在单细胞水平上具有启动新肿瘤和转移的能力。由于它们在功能上类似于正常的干细胞，因此被称为癌干细胞（CSCs）。由于CSCs在疾病的转移、耐药性和复发中起着关键作用，研究人员需要开发能够高效靶向CSCs的新型治疗策略。为此，了解调控CSCs侵袭性表型的调控机制至关重要。

在这种背景下，上皮-间质转化（EMT）是癌症侵袭和转移过程中的关键细胞过程。到目前为止，已经发现了多种与EMT相关的基因，其中一些，如ZEB1/2，据报道能促进PDAC细胞的侵袭性行为。为了识别侵袭性胰腺癌（干）细胞的新型下游调节因子，研究人员使用一组代表性的人源PDAC模型进行了探索性单细胞RNA测序分析。数据表明，侵袭性PDAC细胞始终高表达GSDMC。焦孔素是一种形成孔道的蛋白质家族，主要在胃肠道、皮肤和免疫细胞中表达。它们在焦亡（pyroptosis）中起着决定性的作用，这是一种与微生物感染相关的炎症性细胞死亡方式。该家族的6个成员中有5个与炎症性疾病（如哮喘和脓毒症）的重要生物学功能有关。在诱导细胞焦亡的条件下，气体蛋白酶会被切割并释放出形成孔的N端片段，使其能够插入细胞膜中并形成大的寡聚孔，破坏离子平衡，最终导致细胞焦亡。

GSDMC调控PDAC肿瘤的发生和转移

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肿瘤组织的免疫组织化学显示，在体内和体外的肿瘤球体中，入侵的波形蛋白+ PDAC细胞中GSDMC蛋白表达增强。数据进一步支持了研究人员的假设，即GSDMC可能是PDAC侵袭性的重要调节因子。因此，研究人员敲除了四种不同人源原发性PDAC培养物中的GSDMC，并在mRNA和蛋白质水平上验证了强效敲除效率。值得注意的是，GSDMC抑制并未改变细胞在体外和体内的增殖能力，但消除了MCM引起的形态变化。因此，数据表明，观察到的shGSDMC PDAC细胞侵袭力降低，可完全归因于其在人源和小鼠PDAC细胞中的侵袭能力降低。

GSDMC与侵袭性和干性表型相关联

RNAseq分析显示，与shNC细胞相比，shGSDMC PDAC细胞中下调了多种基因，这些基因不仅限于上皮间质转化（EMT），还与干细胞特性和细胞生存有关。这些数据可以通过qPCR在小鼠和人源PDAC细胞中得到验证。同样地，流式细胞术也证实，靶向GSDMC导致检测到的具有ALDH荧光+、CD133+CD44+或CD133+CXCR4+表型的CSCs含量减少。这些变化导致人源和小鼠PDAC细胞的球形形成能力显著降低。

研究人员将逐渐减少的数量的人源性PDAC细胞（SIC002-LM和SIC007-LM）通过皮下注射到裸鼠体内，其中一些细胞带有shGSDMC，另一些细胞带有shNC。这些实验表明，与shNC PDAC细胞相比，shGSDMC细胞在体内的肿瘤发生率明显降低，尽管它们的增殖能力相似。接下来，为了研究在GSDMC敲低的情况下人源性PDAC细胞的转移能力，研究人员将之前从肝转移灶中采集的高转移潜能的PDAC细胞（SIC002-LM和SIC007-LM）大量（1×105）原位植入裸鼠体内。将shNC细胞或shGSDMC细胞注射到这些PDAC细胞中后，研究人员观察到两组均形成了一致的肿瘤，但shGSDMC组的肿瘤重量减少。接受shNC细胞的小鼠表现出预期的高肝转移发生率，而注射shGSDMC细胞的小鼠未检测到肝转移。

为了直接研究GSDMC对PDAC细胞体内转移能力的影响，研究人员将具有很低转移能力的原始PDAC细胞（SIC002-Par）直接注射入胰腺。这些细胞通过逆转录病毒转导表达DOX诱导的GSDMC过表达。值得注意的是，无论是强制性GSDMC过表达、TNFα作为常见的细胞焦亡诱导剂，还是两者的联合应用，均不能诱导PDAC细胞发生焦亡。对于体内实验，在植入PDAC细胞一周后通过DOX给药诱导GSDMC过表达。虽然两组肿瘤形成相似，但研究人员仍然发现DOX组（GSDMC过表达组）的肝脏转移瘤数量远多于对照组（无转移瘤）。这导致DOX组的总体生存率降低。综上所述，这些结果明确证明GSDMC调节PDAC的干细胞特性/肿瘤发生性和侵袭/转移能力。

研究小结

03

总之，本研究表明，GSDMC在侵袭性PDAC细胞中持续高表达，通过上调免疫检查点蛋白增强干细胞特性、侵袭性和免疫逃避，从而促进疾病进展。在小鼠模型中通过基因或药物靶向GSDMC可减少肿瘤生长和转移，部分原因是通过重编程免疫抑制的肿瘤微环境。这些发现与先前报告的其他气体转运蛋白家族成员的细胞焦亡效应相一致。因此，GSDMC是PDAC侵袭性的关键调节因子，提示其可能成为增强免疫治疗敏感性的治疗靶点，值得进一步研究。

【参考资料】

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/advs.202308990

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