【导读】头颈部鳞状细胞癌（HNSCC）是一种极具侵袭性的疾病，其特征在于肿瘤免疫微环境（TIME）的异质性。肿瘤相关巨噬细胞（TAMs）构成了TIME 中的主要先天免疫群体，在恶性肿瘤进展中参与了关键的调节过程。SPP1 + 巨噬细胞（SPP1 + Macs）在许多癌症中均有发现，但其对头颈部鳞状细胞癌的影响尚不清楚。
12月26日，上海交通大学研究团队在期刊《Journal of Experimental & Clinical Cancer Research》上发表了题为“SPP1+ macrophages promote head and neck squamous cell carcinoma progression by secreting TNF-α and IL-1β”的研究论文，本研究中，单细胞 RNA 测序（scRNA-seq）结果表明，在头颈部鳞状细胞癌（HNSCC）的肿瘤微环境（TIME）中，髓样细胞具有异质性，并且与肿瘤细胞密切相关，同时鉴定出了肿瘤特异性 SPP1 + Macs，其与 HNSCC 患者的不良预后呈正相关。基因集变异分析（GSVA）表明，SPP1 + Macs 积极参与细胞因子的产生。体外和体内实验以及使用 VGX-1027均证实，SPP1 + Mac 衍生的 TNF-α 和 IL-1β 通过支持肿瘤细胞增殖和迁移促进 HNSCC 进展。从机制上讲，研究人员发现由于 SPP1 + Macs 中 NF-κB 信号通路的激活，TNF-α 和 IL-1β 被上调。此外，SPP1 + Mac 衍生的 TNF-α 和 IL-1β 通过不同的信号通路促进肿瘤细胞和其他相邻巨噬细胞中 OPN 的表达。
https://jeccr.biomedcentral.com/articles/10.1186/s13046-024-03255-w#Sec35
背景信息
01
头颈部鳞状细胞癌（HNSCC）每年约有 90 万新发病例，每年导致约 50 万人死亡，是全球最常见的癌症之一。尽管在各种治疗方式（包括手术切除、辅助放疗、化疗和免疫治疗）方面取得了进展，但 HNSCC 患者的总体生存率仍约为 50%。因此，了解 HNSCC 发病和进展的分子机制对于开发更合适的治疗策略至关重要。
巨噬细胞是肿瘤免疫微环境（TIME）的关键组成部分，在其中发挥多种功能，与预后密切相关，并在不同癌症类型中表现出亚群异质性。巨噬细胞传统上被分为 M1 样或 M2 样巨噬细胞。然而，近期研究发现，在几乎所有癌症中，同一巨噬细胞亚群中都能同时检测到 M1 和 M2 基因特征。通过单细胞 RNA 测序（scRNA-seq）和空间转录组学技术，已鉴定出更详细和特定的巨噬细胞亚型，以期改进巨噬细胞靶向疗法。越来越多的研究表明，肿瘤相关巨噬细胞（TAMs）有助于癌症中的免疫抑制特性；例如，干扰素预处理的 TAMs、免疫调节 TAMs 和富含炎症细胞因子的 TAMs（Inflam-TAMs）已被证明能够招募和调节免疫细胞，抑制免疫反应并促进肿瘤进展。
研究进展
02
为了进一步探究 SPP1 + Mac 衍生的巨噬细胞移动抑制因子（MIF）、肿瘤坏死因子-α（TNF-α）和白细胞介素-1β（IL-1β）的作用，研究人员分别将重组人源 MIF（rhMIF）、重组人源 TNF-α（rhTNF-α）和重组人源 IL-1β（rhIL-1β）添加到 SPP1-NC 巨噬细胞的上清液中，与 HN6 和 CAL27 细胞进行间接培养，其结果与未经处理的 SPP1-NC 巨噬细胞上清液共培养的结果进行了比较。rhTNF-α 和 rhIL-1β 而非 rhMIF 促进了头颈部鳞状细胞癌（HNSCC）细胞的增殖。这些数据表明，TNF-α 和 IL-1β 可能在 SPP1 + Mac 衍生的细胞因子对 HNSCC 细胞的作用中发挥主要作用。我们还检测了 SPP1-NC、SPP1-OE、SPP1-Sh-NC 和 SPP1-KD 中 TNF-α 和 IL-1β 的蛋白和 mRNA 表达。结果表明，这些巨噬细胞中 TNF-α 和 IL-1β 的内源性表达也发生了变化。
为了探究 SPP1 + Mac 衍生的 TNF-α 和 IL-1β 是否促进头颈部鳞状细胞癌（HNSCC）细胞增殖，研究人员用添加了 TNF-α 和 IL-1β 的巨噬细胞上清液处理肿瘤细胞，或者使用 VGX-1027来模拟并比较巨噬细胞对肿瘤细胞的影响。MTT 检测和共培养集落形成检测表明，与 SPP1-NC 细胞组相比，SPP1-NC + rhTNF-α、SPP1-NC + rhIL-1β 和 SPP1-NC + rhTNF-α + rhIL-1β 细胞组显著促进了 HN6 和 CAL27 细胞的增殖。随后，研究人员将 VGX-1027 加入到 SPP1-NC 和 SPP1-OE 组的上清液中以阻断 TNF-α 和 IL-1β 的作用，结果发现 SPP1-OE 组的增殖率显著下降，而 SPP1-NC 组则略有下降。结果表明，抑制巨噬细胞衍生的 TNF-α 和 IL-1β 可降低肿瘤细胞的生长，且 SPP1-NC 也表现出 TNF-α 和 IL-1β 的分泌。同样，当与 SPP1-KD 细胞共培养时，rhTNF-α 和 rhIL-1β 也促进了 HNSCC 细胞的生长，这表明 TNF-α 和 IL-1β 在 SPP1 + Macs 中的功能与 SPP1 不同。研究人员还将 VGX-1027 加入肿瘤细胞中，结果表明 VGX-1027 对肿瘤细胞没有影响。由于 SPP1 + Mac 衍生的 TNF-α 和 IL-1β 在头颈部鳞状细胞癌（HNSCC）进展中起着重要作用，研究人员试图确定这些细胞因子是否参与了 HN6 和 CAL27 细胞的迁移。伤口愈合和迁移实验表明，SPP1-NC + rhTNF-α、SPP1-NC + rhIL-1β、SPP1 + rhTNF-α + rhIL-1β、SPP1-KD + rhTNF-α 或 SPP1-KD + rhIL-1β 处理显著加速了这些细胞的迁移，而 VGX-1027 处理则显著减缓了 HNSCC 细胞的迁移。并且，作为阳性对照和阴性对照，研究人员还在 SPP1-OE 上清液中使用了抗 TNF-α 和抗 IL-1β 来验证 VGX-1027 以及巨噬细胞中 TNF-α 和 IL-1β 的功能。SPP1-OE 上清液中的抗 TNF-α 和抗 IL-1β 对肿瘤细胞的作用与 VGX-1027 相似。总之，这些结果表明 TNF-α 和 IL-1β 可能在 SPP1 + Mac 促进 HNSCC 细胞体外增殖和迁移的过程中发挥着重要作用。
SPP1+巨噬细胞产生的肿瘤坏死因子α（TNF-α）和白细胞介素 1β（IL-1β）有助于 HN6 细胞的增殖和迁移
结论
03
研究结果表明，SPP1+巨噬细胞通过激活 NF-κB 通路增加 TNF-α 和 IL-1β 的分泌，从而促进头颈部鳞状细胞癌细胞的增殖和迁移。研究人员还发现，TNF-α 和 IL-1β 可以上调肿瘤细胞和巨噬细胞中 OPN 的表达；因此，这些因素可能是增强抗肿瘤疗效的候选靶点。
【参考资料】
https://jeccr.biomedcentral.com/articles/10.1186/s13046-024-03255-w#Sec35
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