IF 24.9文章:南方医院方媛研究团队发现SPHK1调控结直肠癌肝转移机制_abio生物试剂品牌网
结直肠癌肝转移（CRLM）是结直肠癌（CRC）最常见的转移类型，约50%的CRC患者会发生CRLM，多数患者无法手术，5年生存率仅14%。CRLM的特征是具有免疫抑制性微环境，且对免疫治疗的反应不佳。值得注意的是，肿瘤相关巨噬细胞（TAMs）在调节免疫反应中发挥关键作用，并且在CRLM中表现出显著的异质性。鞘氨醇激酶1（SPHK1）作为一种关键激酶，在维持神经酰胺和鞘氨醇-1-磷酸（S1P）水平的平衡中起重要作用。然而，在CRLM过程中，TAMs中的SPHK1在肿瘤免疫逃逸中所发挥的作用仍不明确。 近期，南方医科大学南方医院放疗科方媛团队在Cancer Communications (IF 24.9)发表题为“Targeting SPHK1 in macrophages remodels the tumor microenvironment and enhances anti-PD-1 immunotherapy efficacy in colorectal cancer liver metastasis”的文章。研究结果强调，TAMs中的SPHK1通过促进CD8+T细胞功能异常和形成免疫抑制性微环境，在CRLM的进展中发挥作用，将SPHK1阻断与抗PD-1疗法相结合，可能是CRLM患者一种有前景的治疗方案。
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基因信息：鞘氨醇激酶1（Sphk1）
病毒产品：AAV-Sphk1
病毒用量：2 µL/mouse（5×10^10 vg/mL）
注射方式：尾静脉注射
病毒产品：
LV-Sphk1（mouse）
LV-shSPHK1（human）
LV-shSphk1（mouse）
LV-shAdam17（mouse）
病毒滴度：1×10^8 TU/mL
感染细胞：THP-1细胞；MC38细胞
MOI：10 研究方法与结果
1、SPHK1通过调控肿瘤微环境发挥促肿瘤作用
通过对公共RNA-seq和scRNA-seq等数据的分析，研究团队发现SPHK1在来自CRLM的TAM中高度表达，并且与CRC患者的预后不良密切相关。通过药物抑制或基因敲除TAMs中的SPHK1，可减少CRLM模型中小鼠肝转移瘤的数量和直径，延长其生存期；同时，SPHK1的抑制或敲除会降低肝肿瘤中S1P的水平，表明靶向TAMs中的SPHK1能有效抑制CRLM进展。进一步分析发现TAMs中SPHK1缺失后，CRLM模型小鼠的TME免疫抑制状态得到逆转，具体表现为肝转移肿瘤中TAMs比例减少，CD4+T细胞、CD8+T细胞及常规树突状细胞比例增加；CD8+T细胞的耗竭标志物（如PD-1、LAG3）表达降低，效应分子（如IFN-γ）及激活标志物（如CD44、CD25）表达升高。随后，研究团队将慢病毒载体转导THP1细胞，建立SPHK1稳定敲低的细胞系，体外共培养实验也证实，SPHK1缺失的巨噬细胞可减少CD8+T细胞耗竭并增强其抗肿瘤活性，且该效应依赖于TAMs和CD8+T细胞的存在。
TAMs中SPHK1缺陷逆转CRLM的免疫抑制性TME 2、SPHK1-S1P轴通过NLRP3炎性体促进TAMs分泌IL-1β
RNA-seq数据分析显示SPHK1-S1P轴增强IL-1β和NLRP3的mRNA表达。通过GSEA确定了SPHK1-/-TAM和SPHK1敲低CRC中NLRP3炎性体通路的显著下调。进一步探索发现S1P可上调BMDM和THP-1来源TAMs中NLRP3炎症小体相关蛋白的表达，而敲低SPHK1则会减少这些蛋白的表达。此外，CRC细胞与活化的CD8+T细胞共培养可通过IFN-γ促进TAMs中SPHK1磷酸化以及IL-1β和NLRP3的表达。提示TAMs中CD8+T细胞驱动SPHK1-NLRP3-IL-1β轴，这一过程可能参与CRLM的适应性免疫逃避。随后利用AAV-SPHK1将SPHK1导入TAMs，导致小鼠肝转移灶增加，而IL-1β拮抗剂可逆转这一效果。这些数据表明TAM中的SPHK1通过IL-1β介导的免疫抑制促进肝转移进展。进一步的机制探索证实S1P-S1PR2轴通过NF-κB和HIF-1α信号通路激活NLRP3炎性体。
SPHK1-S1P轴通过NLRP3炎性体促进TAMs中IL-1β的分泌 3、rIL-1β处理的CRC细胞促进TAM募集和CD8+T细胞功能障碍
细胞因子阵列显示，SPHK1敲低的THP-1细胞与HCT116细胞、CD8+T细胞共培养时，上清中CCL2水平显著降低，而IL-2水平升高；TAMs中CCL2表达不受SPHK1调控或S1P预处理影响，但与SPHK1敲除/敲低巨噬细胞共培养的 CRC细胞中，单核细胞趋化因子（CCL2、CCL7、CCL8、CXCL12）水平显著降低。重组IL-1β（rIL-1β）可显著上调CRC细胞中单核细胞趋化因子的表达；Transwell实验显示，SPHK1缺陷显著抑制与CRC细胞共培养时的巨噬细胞迁移，且SPHK1-/-肝肿瘤中CCL2表达较低。这些数据表明，表达SPHK1的TAM促进IL-1β分泌，然后与CRC细胞相互作用，以招募更多的TAM进入TME。蛋白质组学分析发现，rIL-1β处理的MC38细胞分泌组中ADAM17及多种单核细胞趋化因子富集，ELISA证实rIL-1β可诱导ADAM17分泌，且IL-1β与ADAM17 表达呈正相关。进一步的分析表明SPHK1+TAMs通过IL-1β诱导CRC细胞释放ADAM17，从而限制CD8+T细胞的运输和抗肿瘤活性。联合治疗效果评估发现，SPHK1靶向治疗可增强抗PD-1免疫治疗的疗效，联合治疗能显著抑制CRLM，减少肝转移灶数量，延长小鼠生存期，且与放疗联合时效果更优，同时可降低放疗导致的肝损伤。
rIL-1β处理的CRC细胞促进TAM募集和CD8+T细胞功能障碍 总结
本研究揭示SPHK1在TAMs中通过S1P-NLRP3-IL-1β 通路促进CRLM的肿瘤免疫微环境的形成，导致CD8+T细胞功能障碍和免疫治疗耐药。强调联合靶向SPHK1与抗PD-1治疗是CRLM的潜在有效治疗策略。 返
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基因信息：鞘氨醇激酶1（Sphk1）
病毒产品：AAV-Sphk1
病毒用量：2 µL/mouse（5×10^10 vg/mL）
注射方式：尾静脉注射
病毒产品：
LV-Sphk1（mouse）
LV-shSPHK1（human）
LV-shSphk1（mouse）
LV-shAdam17（mouse）
病毒滴度：1×10^8 TU/mL
感染细胞：THP-1细胞；MC38细胞
MOI：10 研究方法与结果
1、SPHK1通过调控肿瘤微环境发挥促肿瘤作用
通过对公共RNA-seq和scRNA-seq等数据的分析，研究团队发现SPHK1在来自CRLM的TAM中高度表达，并且与CRC患者的预后不良密切相关。通过药物抑制或基因敲除TAMs中的SPHK1，可减少CRLM模型中小鼠肝转移瘤的数量和直径，延长其生存期；同时，SPHK1的抑制或敲除会降低肝肿瘤中S1P的水平，表明靶向TAMs中的SPHK1能有效抑制CRLM进展。进一步分析发现TAMs中SPHK1缺失后，CRLM模型小鼠的TME免疫抑制状态得到逆转，具体表现为肝转移肿瘤中TAMs比例减少，CD4+T细胞、CD8+T细胞及常规树突状细胞比例增加；CD8+T细胞的耗竭标志物（如PD-1、LAG3）表达降低，效应分子（如IFN-γ）及激活标志物（如CD44、CD25）表达升高。随后，研究团队将慢病毒载体转导THP1细胞，建立SPHK1稳定敲低的细胞系，体外共培养实验也证实，SPHK1缺失的巨噬细胞可减少CD8+T细胞耗竭并增强其抗肿瘤活性，且该效应依赖于TAMs和CD8+T细胞的存在。
TAMs中SPHK1缺陷逆转CRLM的免疫抑制性TME 2、SPHK1-S1P轴通过NLRP3炎性体促进TAMs分泌IL-1β
RNA-seq数据分析显示SPHK1-S1P轴增强IL-1β和NLRP3的mRNA表达。通过GSEA确定了SPHK1-/-TAM和SPHK1敲低CRC中NLRP3炎性体通路的显著下调。进一步探索发现S1P可上调BMDM和THP-1来源TAMs中NLRP3炎症小体相关蛋白的表达，而敲低SPHK1则会减少这些蛋白的表达。此外，CRC细胞与活化的CD8+T细胞共培养可通过IFN-γ促进TAMs中SPHK1磷酸化以及IL-1β和NLRP3的表达。提示TAMs中CD8+T细胞驱动SPHK1-NLRP3-IL-1β轴，这一过程可能参与CRLM的适应性免疫逃避。随后利用AAV-SPHK1将SPHK1导入TAMs，导致小鼠肝转移灶增加，而IL-1β拮抗剂可逆转这一效果。这些数据表明TAM中的SPHK1通过IL-1β介导的免疫抑制促进肝转移进展。进一步的机制探索证实S1P-S1PR2轴通过NF-κB和HIF-1α信号通路激活NLRP3炎性体。
SPHK1-S1P轴通过NLRP3炎性体促进TAMs中IL-1β的分泌 3、rIL-1β处理的CRC细胞促进TAM募集和CD8+T细胞功能障碍
细胞因子阵列显示，SPHK1敲低的THP-1细胞与HCT116细胞、CD8+T细胞共培养时，上清中CCL2水平显著降低，而IL-2水平升高；TAMs中CCL2表达不受SPHK1调控或S1P预处理影响，但与SPHK1敲除/敲低巨噬细胞共培养的 CRC细胞中，单核细胞趋化因子（CCL2、CCL7、CCL8、CXCL12）水平显著降低。重组IL-1β（rIL-1β）可显著上调CRC细胞中单核细胞趋化因子的表达；Transwell实验显示，SPHK1缺陷显著抑制与CRC细胞共培养时的巨噬细胞迁移，且SPHK1-/-肝肿瘤中CCL2表达较低。这些数据表明，表达SPHK1的TAM促进IL-1β分泌，然后与CRC细胞相互作用，以招募更多的TAM进入TME。蛋白质组学分析发现，rIL-1β处理的MC38细胞分泌组中ADAM17及多种单核细胞趋化因子富集，ELISA证实rIL-1β可诱导ADAM17分泌，且IL-1β与ADAM17 表达呈正相关。进一步的分析表明SPHK1+TAMs通过IL-1β诱导CRC细胞释放ADAM17，从而限制CD8+T细胞的运输和抗肿瘤活性。联合治疗效果评估发现，SPHK1靶向治疗可增强抗PD-1免疫治疗的疗效，联合治疗能显著抑制CRLM，减少肝转移灶数量，延长小鼠生存期，且与放疗联合时效果更优，同时可降低放疗导致的肝损伤。
rIL-1β处理的CRC细胞促进TAM募集和CD8+T细胞功能障碍 总结
本研究揭示SPHK1在TAMs中通过S1P-NLRP3-IL-1β 通路促进CRLM的肿瘤免疫微环境的形成，导致CD8+T细胞功能障碍和免疫治疗耐药。强调联合靶向SPHK1与抗PD-1治疗是CRLM的潜在有效治疗策略。 返
