摘要:目的 探索泛素結(jié)合酶2T(UBE2T)對(duì)肝細(xì)胞癌放療敏感性的影響及機(jī)制。方法 采用空白對(duì)照載體或過(guò)表達(dá)UBE2T慢病毒載體轉(zhuǎn)染小鼠Hepa1-6 肝癌細(xì)胞建立對(duì)照組(LV-Control)和過(guò)表達(dá)組(LV-UBE2T),qPCR以及Western blotting 檢測(cè)上述細(xì)胞UBE2T表達(dá)情況;對(duì)兩組細(xì)胞進(jìn)行射線照射(IR)處理,克隆形成實(shí)驗(yàn)檢測(cè)UBE2T過(guò)表達(dá)對(duì)Hepa1-6肝癌細(xì)胞放療敏感性影響;分別在裸鼠和C57BL/6小鼠皮下注射上述細(xì)胞建立肝癌皮下荷瘤小鼠模型,對(duì)皮下瘤予IR處理,建立LV-Control組、LVControl+IR組、LV-UBE2T組和LV-UBE2T+IR組,5~6只/組,觀察皮下瘤生長(zhǎng)速度及體積。通過(guò)CIBERSORT算法分析肝癌免疫細(xì)胞浸潤(rùn)情況與UBE2T表達(dá)量的關(guān)系。流式細(xì)胞術(shù)檢測(cè)上述4組小鼠的肝癌中CD4+T細(xì)胞以及調(diào)節(jié)性T細(xì)胞(Tregs)浸潤(rùn)情況。比色法測(cè)定細(xì)胞培養(yǎng)上清液中葡萄糖及乳酸的含量;癌癥和腫瘤基因圖譜(TCGA)的公共數(shù)據(jù)分析肝癌UBE2T表達(dá)量與糖酵解水平和Tregs 浸潤(rùn)關(guān)系。Western blotting檢測(cè)UBE2T表達(dá)與糖酵解相關(guān)蛋白HK1、LDHA表達(dá)相關(guān)關(guān)系。體外共培養(yǎng)模型聯(lián)合流式細(xì)胞術(shù)以及qPCR驗(yàn)證UBE2T過(guò)表達(dá)肝癌與Tregs 關(guān)系。結(jié)果 qPCR、Western blotting 結(jié)果顯示過(guò)表達(dá)組中UBE2T表達(dá)顯著升高(Plt;0.0001)??寺⌒纬蓪?shí)驗(yàn)、裸鼠肝癌皮下瘤實(shí)驗(yàn)顯示UBE2T過(guò)表達(dá)導(dǎo)致肝細(xì)胞癌放療抵抗(Plt;0.05),UBE2T導(dǎo)致的放療抵抗在C57BL/6小鼠肝癌皮下瘤模型上更顯著(Plt;0.01)。CIBERSORT分析提示UBE2T高表達(dá)組肝癌中樹(shù)突狀細(xì)胞(Plt;0.01)、濾泡輔助性T細(xì)胞(Plt;0.001)、M2型巨噬細(xì)胞(Plt;0.01)、單核細(xì)胞(Plt;0.05)、總體淋巴細(xì)胞(Plt;0.05)以及Tregs(Plt;0.0001)浸潤(rùn)比例上調(diào)。流式細(xì)胞術(shù)顯示過(guò)表達(dá)UBE2T小鼠肝癌免疫微環(huán)境中Tregs數(shù)量上調(diào)(Plt;0.05),IR導(dǎo)致UBE2T組CD4+T 細(xì)胞以及Tregs 浸潤(rùn)增加(Plt;0.01 或Plt;0.001)。與對(duì)照組細(xì)胞培養(yǎng)上清液相比,過(guò)表達(dá)UBE2T 組的培養(yǎng)上清液葡萄糖濃度降低(Plt;0.05),乳酸濃度上調(diào)(Plt;0.01)。GSEA分析提示UBE2T高表達(dá)肝癌與糖酵解水平(Plt;0.001)、Tregs浸潤(rùn)水平呈正相關(guān)(Plt;0.001)。Western blotting 顯示糖酵解相關(guān)蛋白HK1、LDHA表達(dá)水平與UBE2T表達(dá)水平相關(guān)。體外共培養(yǎng)模型顯示UBE2T過(guò)表達(dá)肝癌使Tregs細(xì)胞內(nèi)乳酸含量上調(diào)(Plt;0.001),增殖能力增加(Plt;0.05)以及免疫抑制功能上調(diào)(Il-10,Plt;0.05;TGF-β,Plt;0.001)。結(jié)論 UBE2T介導(dǎo)的肝癌細(xì)胞放療抵抗可能與肝癌細(xì)胞糖酵解水平提高介導(dǎo)的免疫微環(huán)境中Tregs富集相關(guān)。
關(guān)鍵詞:泛素結(jié)合酶2T;肝細(xì)胞癌;放療抵抗;腫瘤免疫微環(huán)境;調(diào)節(jié)性T細(xì)胞
肝細(xì)胞癌(HCC)是我國(guó)常見(jiàn)的惡性腫瘤之一,發(fā)病率居惡性腫瘤第6位,死亡率居第2位,嚴(yán)重威脅我國(guó)人民生命健康[1]。70%以上肝癌患者確診時(shí)已是中晚期,其5年生存率不足15%[2]。近年來(lái),隨著調(diào)強(qiáng)放療、質(zhì)子放療等技術(shù)的不斷發(fā)展及放療劑量分割模式的變化,目前放療在肝癌中得到廣泛應(yīng)用。多項(xiàng)臨床研究表明,無(wú)論是在早期還是中晚期肝癌治療,放療均可使肝癌局部控制率得到顯著的提高[3-6],然而,臨床上仍有30%左右的肝癌患者對(duì)放療不敏感[7]。因此,積極尋找介導(dǎo)肝癌放療抵抗的關(guān)鍵靶點(diǎn)尤為重要。
傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為放療是通過(guò)誘導(dǎo)DNA損傷殺死腫瘤細(xì)胞達(dá)到腫瘤治療目的[8]。近年來(lái)研究表明[9, 10],放療還可以通過(guò)激活機(jī)體抗腫瘤免疫反應(yīng)從而殺傷腫瘤。例如,放療通過(guò)增強(qiáng)腫瘤細(xì)胞抗原呈遞和免疫識(shí)別,動(dòng)員CD8+T 等免疫細(xì)胞攻擊腫瘤細(xì)胞,進(jìn)而間接殺滅腫瘤[11, 12]。然而放療對(duì)于免疫系統(tǒng)激活作用仍十分有限,其原因在于腫瘤細(xì)胞利用其內(nèi)在促癌因子抑制放療的免疫激活作用,最終導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞的放療抵抗[13]。
泛素結(jié)合酶2T(UBE2T)是泛素結(jié)合酶(E2)家族的一員,參與將泛素結(jié)合到底物上,并以E2-酶依賴的方式在多種病理過(guò)程中發(fā)揮重要作用[14, 15]。Zhu等[16]的研究揭示了UBE2T通過(guò)促進(jìn)Akt的K63形式連接的多泛素化來(lái)增加嘧啶代謝,從而促進(jìn)HCC的發(fā)展。本課題前期研究中發(fā)現(xiàn),UBE2T介導(dǎo)的H2AX/γH2AX單泛素化促進(jìn)細(xì)胞周期G2/M檢查點(diǎn)阻滯,為輻射誘導(dǎo)的DNA修復(fù)提供足夠的時(shí)間,從而導(dǎo)致HCC的放療抵抗[17]。那么,UBE2T介導(dǎo)的HCC放療抵抗是否與免疫微環(huán)境的改變相關(guān)?目前尚未發(fā)現(xiàn)有文獻(xiàn)報(bào)道肝癌中UBE2T與腫瘤免疫微環(huán)境的關(guān)系。因此,本研究擬探索在肝癌細(xì)胞中UBE2T對(duì)腫瘤免疫微環(huán)境的影響,從而探討UBE2T通過(guò)調(diào)控腫瘤免疫微環(huán)境影響肝癌細(xì)胞的放療敏感性及分子機(jī)制,為提高HCC治療效果提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)。
1 材料和方法
1.1 材料
鼠源性肝癌細(xì)胞株Hepa1-6 從中國(guó)科學(xué)院上海細(xì)胞庫(kù)購(gòu)得。胎牛血清(Gibco);DMEM 高糖培養(yǎng)基(Gibco);胰蛋白酶(Gibco);PerCP/Cyanine5.5 CD45抗體、FITC CD3 抗體、Brilliant Violet 510TM CD4 抗體、APC FoxP3 抗體、PE CD25 抗體 、FITC Ki67 抗體、APC TGF-β抗體(BioLegend)(稀釋比例均為1∶200);細(xì)胞因子刺激劑(BD);CD3/CD28 刺激抗體(STEMCELL);IL-2(Gibco);小鼠Tregs 分選試劑盒(Biolegend);2-脫氧-D-葡萄糖(2-DG)(MCE);流式破膜試劑盒(BD);葡萄糖檢測(cè)試劑盒(Abcam);乳酸檢測(cè)試劑盒(Abcam);乳酸檢測(cè)試劑盒II(Sigma-Aldrich)。
1.2 方法
1.2.1 小鼠肝癌細(xì)胞培養(yǎng)
將鼠源Hepa1-6 細(xì)胞于37 ℃,5%CO2飽和濕度條件下培養(yǎng),用含有10%FBS的DMEM培養(yǎng)基進(jìn)行常規(guī)培養(yǎng)和傳代。當(dāng)細(xì)胞生長(zhǎng)融合度達(dá)到90%以上時(shí),用0.25%的胰蛋白酶消化后傳代,取對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期的細(xì)胞用于后續(xù)實(shí)驗(yàn)。
1.2.2 qPCR
檢測(cè)小鼠肝癌細(xì)胞轉(zhuǎn)染情況 Trizol 提取LV-Control 組以及LV-UBE2T 組細(xì)胞的總RNA,逆轉(zhuǎn)錄成cDNA,RT-PCR檢測(cè)Ube2t mRNA水平。Ube2t引物序列見(jiàn)前期報(bào)道[16]。檢測(cè)Tregs Il-10表達(dá)情況 Trizol提取共培養(yǎng)后的Tregs 總RNA,逆轉(zhuǎn)錄成cDNA,RTPCR檢測(cè)Il-10 mRNA水平,引物序列見(jiàn)表1。
1.2.3 Western blotting
檢測(cè)UBE2T、LDHA、HK1蛋白表達(dá) 待細(xì)胞長(zhǎng)滿約80% 密度時(shí),PBS 清洗后加入RIPA裂解液,冰上裂解10 min,每5 min劇烈渦旋震蕩1次,12 000 r/min 離心10 min 后吸取上清,加入5×SDS混勻后沸水浴8 min,所得蛋白按照實(shí)驗(yàn)室先前方法進(jìn)行Western blot實(shí)驗(yàn)[17]。
1.2.4 克隆形成實(shí)驗(yàn)
將細(xì)胞(1000/孔)置于6 孔板中,然后用不同劑量的IR(2~8 Gy)處理。細(xì)胞培養(yǎng)14 d,然后用甲醇固定,用結(jié)晶紫染色。具體分析方法參考實(shí)驗(yàn)室先前方法[17]。
1.2.5 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物和處理
由南方醫(yī)科大學(xué)動(dòng)物中心提供C57BL/6小鼠(n=36)以及裸鼠(4~6周齡,n=24),雌性與雄性數(shù)量相等,隨機(jī)平均分為L(zhǎng)V-Control、LV-Control+IR、LV-UBE2T和LV-UBE2T+IR組,分別將鼠源性肝癌細(xì)胞Hepa1-6(5×106個(gè))皮下種植在C57BL/6小鼠以及裸鼠的右后背部,計(jì)算腫瘤體積:長(zhǎng)×寬2/2。當(dāng)腫瘤達(dá)到約300 mm3時(shí)進(jìn)行射線照射治療,2 d/次測(cè)量腫瘤體積。用于觀察放療療效的目的,將終點(diǎn)指定為開(kāi)始治療后的第18天。用于流式細(xì)胞術(shù)驗(yàn)證瘤內(nèi)浸潤(rùn)免疫細(xì)胞變化的目的,將終點(diǎn)指定為開(kāi)始治療后的第9天。本研究動(dòng)物實(shí)驗(yàn)經(jīng)南方醫(yī)科大學(xué)南方醫(yī)院實(shí)驗(yàn)動(dòng)物倫理委員會(huì)批準(zhǔn)(倫理批號(hào):NFYY-2021-1118)。
1.2.6 流式細(xì)胞術(shù)分析瘤內(nèi)浸潤(rùn)免疫細(xì)胞
麻醉后脫臼處死LV-Control、LV-UBE2T、LV-Control+IR 和LVUBE2T+IR組的小鼠,獲取各組中的等體積皮下瘤,經(jīng)酶消化液消化30 min后加入完全培養(yǎng)基重懸,于300 g/min離心5 min收集細(xì)胞。PBS洗滌2次后,細(xì)胞經(jīng)PBS重懸調(diào)整濃度至1~5×106/mL,取100 μL細(xì)胞懸液,加入PerCP/Cyanine5.5 CD45 抗體、FITC CD3 抗體、Brilliant Violet 510TM CD4 抗體、PE CD25 抗體混勻,置于4 ℃條件下避光孵育40 min,PBS洗滌2次后,加入500 μL 1×fixation/permeabilization buffer,置于4 ℃條件下避光孵育40 min,800 μL perm/wash Buffer洗滌兩次后,加入APC FoxP3抗體,置于4 ℃條件下避光孵育40 min,PBS洗滌2次后,置于流式細(xì)胞儀中檢測(cè)分析。
1.2.7 肝癌細(xì)胞培養(yǎng)上清液葡萄糖及乳酸檢測(cè)
培養(yǎng)72 h 后收集各組細(xì)胞培養(yǎng)上清液,于800 r/min 離心5 min收集上清。根據(jù)制造商提供的乳酸檢測(cè)試劑盒使用說(shuō)明操作,最后使用酶標(biāo)儀檢測(cè)各孔吸光度值A(chǔ)570 nm,計(jì)算各細(xì)胞培養(yǎng)上清液中葡萄糖以及乳酸含量。
1.2.8 CIBERSORT免疫細(xì)胞浸潤(rùn)相關(guān)性分析
將下載的基因表達(dá)矩陣進(jìn)行歸一化和整理,采用CIBERSORT法分析肝癌中22種免疫細(xì)胞的豐度,再將UBE2T以中位數(shù)分高、低表達(dá)組,分析在肝癌中與22種免疫細(xì)胞的差異,最后將每個(gè)免疫細(xì)胞與UBE2T 進(jìn)行相關(guān)性分析[18]。22種免疫細(xì)胞包括:未成熟的B細(xì)胞、記憶B細(xì)胞、漿細(xì)胞、CD8+T細(xì)胞、未成熟的CD4+T細(xì)胞、靜息記憶CD4+T細(xì)胞、活化記憶CD4+T細(xì)胞、濾泡輔助性T細(xì)胞、調(diào)節(jié)性T細(xì)胞、γδT細(xì)胞、靜息NK細(xì)胞、活化NK細(xì)胞、單核細(xì)胞、M0型巨噬細(xì)胞、M1型巨噬細(xì)胞、M2型巨噬細(xì)胞、靜息樹(shù)突細(xì)胞、活化樹(shù)突細(xì)胞、靜息肥大細(xì)胞、活化肥大細(xì)胞、嗜酸性粒細(xì)胞、中性粒細(xì)胞。
1.2.9 生物信息學(xué)分析
利用TCGA肝細(xì)胞癌隊(duì)列進(jìn)行GSEA分析,以探索UBE2T影響肝細(xì)胞癌的潛在機(jī)制。參考基因集是來(lái)自分子特征數(shù)據(jù)庫(kù)(MSigDB)中的C2(c2.cp.kegg.v7.0.symbols.gmt)。UBE2T的表達(dá)被注釋為高或低的UBE2T表型。隨機(jī)組合次數(shù)設(shè)置為1000次。當(dāng)Plt;0.05,則該基因集被視為顯著富集。
1.2.10 肝癌細(xì)胞與Tregs共培養(yǎng)處理
麻醉后脫臼處死小鼠,將小鼠脾臟制備成單細(xì)胞懸液,根據(jù)小鼠Tregs分選試劑盒說(shuō)明書(shū)分選得到Tregs。體外使用CD3/CD28刺激抗體以及IL-2刺激活化Tregs 3 d,使Tregs達(dá)到實(shí)驗(yàn)所需數(shù)量。通過(guò)使用0.4 μm Transwell板進(jìn)行肝癌細(xì)胞(下室)與Tregs(上室)共培養(yǎng),并接受IR處理,進(jìn)行IR前2 h將2-DG加入至下室。共培養(yǎng)48 h后收集上室中的Tregs進(jìn)行下一步分析。
1.2.11 Tregs 細(xì)胞內(nèi)乳酸含量檢測(cè)
收集共培養(yǎng)后的Tregs,PBS洗滌2次后,根據(jù)制造商提供的乳酸檢測(cè)試劑盒II使用說(shuō)明操作,最后使用酶標(biāo)儀檢測(cè)各孔吸光度值A(chǔ)450 nm,計(jì)算各組Tregs細(xì)胞內(nèi)乳酸含量。
1.2.12 流式細(xì)胞術(shù)分析Tregs
收集共培養(yǎng)后的Tregs,PBS洗滌2次后,使用細(xì)胞因子刺激劑于37 ℃孵育4 h。PBS 洗滌2 次后,加入500 μL 1×fixation/permeabilization buffer,置于4 ℃條件下避光孵育40 min,800 μL perm/wash Buffer 洗滌2 次后,加入FITC Ki67抗體或APC TGF-β抗體,置于4 ℃條件下避光孵育40 min,PBS洗滌2次后,置于流式細(xì)胞儀中檢測(cè)分析。
1.2.13 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析
運(yùn)用SPSS 25.0軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,計(jì)量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示,采用t檢驗(yàn)進(jìn)行兩組間均數(shù)比較;采用單因素方差分析進(jìn)行多組間均數(shù)比較;Plt;0.05(雙側(cè))為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。所有實(shí)驗(yàn)都獨(dú)立重復(fù)3次。
2 結(jié)果
2.1 UBE2T導(dǎo)致肝癌細(xì)胞放療抵抗
qPCR 及Western blot 結(jié)果顯示,與對(duì)照組相比,LV-UBE2T 肝癌細(xì)胞中的UBE2T 表達(dá)量在mRNA水平以及蛋白水平都顯著上調(diào)(圖1A、B)。單克隆形成實(shí)驗(yàn)表明過(guò)表達(dá)UBE2T可使小鼠肝癌細(xì)胞在接受放療后的存活比例升高(圖1C、D)。同時(shí),我們對(duì)裸鼠以及C57BL/6 小鼠的皮下瘤進(jìn)行3 次劑量為6Gy 的射線照射,并在放療開(kāi)始的第18天結(jié)束觀察(圖1E)。在無(wú)射線照射的情況下,LV-UBE2T組的裸鼠皮下瘤體積顯著高于LV-Control組(Plt;0.01);而射線照射對(duì)LV-Control組的皮下瘤的抑制作用顯著優(yōu)于LV-UBE2T組中的皮下瘤(Plt;0.05,圖1F、G)。而在免疫正常的C57BL/6小鼠中,過(guò)表達(dá)UBE2T可促進(jìn)小鼠皮下瘤增殖(Plt;0.01),而接受放療后,LV-Control組的皮下瘤生長(zhǎng)可以顯著被抑制,而LV-UBE2T組中的皮下瘤則無(wú)法被抑制(Plt;0.01,圖1H~J)。
2.2 UBE2T 表達(dá)量與肝癌中免疫細(xì)胞浸潤(rùn)的相關(guān)性分析。
CIBERSORT 分析結(jié)果顯示,在肝癌中的UBE2T表達(dá)水平與多種腫瘤浸潤(rùn)免疫細(xì)胞顯著相關(guān),其中樹(shù)突狀細(xì)胞(Plt;0.01),輔助性T細(xì)胞(Plt;0.001),總體淋巴細(xì)胞(Plt;0.05),調(diào)節(jié)性T 細(xì)胞(Tregs)(Plt;0.0001)在UBE2T高表達(dá)的肝癌中浸潤(rùn)顯著增加(圖2A~C、G、I)。而M2 型巨噬細(xì)胞(Plt;0.01)以及單核細(xì)胞(Plt;0.05)則在UBE2T高表達(dá)的肝癌中浸潤(rùn)減少(圖2E、F)。M1型巨噬細(xì)胞、CD8+T細(xì)胞及CD8+T細(xì)胞/Tregs的比例在兩組間無(wú)顯著差異(圖2D、H、J)。
2.3 UBE2T促進(jìn)Tregs在肝癌中的浸潤(rùn)
對(duì)C57BL/6小鼠肝癌皮下瘤進(jìn)行3次6Gy的射線照射,之后收集皮下瘤進(jìn)行流式細(xì)胞術(shù)檢測(cè)(圖3A)。結(jié)果顯示,無(wú)射線照射的兩組皮下瘤中CD4+/CD3+的比例無(wú)顯著差異,但Tregs的數(shù)量在LV-UBE2T組皮下瘤中顯著增加(Plt;0.05,圖3B~E)。而在接受射線照射后的皮下瘤中,CD4+/CD3+的比例(Plt;0.01)和Tregs 的數(shù)量(Plt;0.001)在LV-UBE2T組中均顯著增多(圖3B~E)。
2.4 UBE2T提高肝癌細(xì)胞糖酵解水平
與LV-Control組相比,LV-UBE2T組中的肝癌細(xì)胞培養(yǎng)上清液中的葡萄糖濃度顯著降低(Plt;0.05),而乳酸濃度顯著增高(Plt;0.01),在接受放療后,LV-UBE2T組上清液中的葡萄糖濃度降低以及乳酸濃度增高更為顯著(葡萄糖,Plt;0.001;乳酸,Plt;0.0001)(圖4A、B)。同時(shí),基因富集分析結(jié)果顯示UBE2T表達(dá)量與糖酵解以及Tregs 相關(guān)表達(dá)基因高度正相關(guān)(Plt;0.0001,圖4C~E)。Western blotting結(jié)果顯示,敲低肝癌細(xì)胞中的UBE2T后,與糖酵解相關(guān)的蛋白HK1以及LDHA表達(dá)水平下降,而過(guò)表達(dá)UBE2T后,HK1 以及LDHA表達(dá)增加(圖4F~G)。
2.5 過(guò)表達(dá)UBE2T肝癌擴(kuò)增激活Tregs
將Tregs 與LV-Control 或LV-UBE2T 肝癌細(xì)胞進(jìn)行共培養(yǎng)并接受IR處理,同時(shí)加入或不加入糖酵解抑制劑2-DG(圖5A)。結(jié)果顯示,與LV-Control肝癌細(xì)胞共培養(yǎng)的Tregs相比,與LV-UBE2T肝癌細(xì)胞共培養(yǎng)的Tregs 細(xì)胞內(nèi)乳酸含量顯著升高(Plt;0.0001),而加入2-DG則會(huì)使其含量下降(Plt;0.01,圖5B)。同時(shí),與LVControl共培養(yǎng)組相比,與LV-UBE2T肝癌細(xì)胞共培養(yǎng)的Tregs增殖能力顯著上調(diào)(Plt;0.05),而同時(shí)加入2-DG時(shí)Tregs增殖能力則被抑制(Plt;0.01,圖5C~D)。qPCR以及流式細(xì)胞術(shù)結(jié)果顯示,與LV-Control 共培養(yǎng)組相比,LV-UBE2T 共培養(yǎng)組中Tregs Il-10 表達(dá)水平以及TGF-β含量顯著上調(diào)(Il-10,Plt;0.05;TGF-β,Plt;0.001),而在LV-UBE2T肝癌細(xì)胞共培養(yǎng)同時(shí)加入2-DG組中的Tregs Il-10表達(dá)水平以及TGF-β含量相較于LV-UBE2T共培養(yǎng)組則顯著下調(diào)(Il-10,Plt;0.01;TGF-β,Plt;0.01,圖5E~G)。
3 討論
根據(jù)一項(xiàng)全球分析,肝癌新病例和相關(guān)死亡率預(yù)計(jì)將急劇上升,據(jù)預(yù)測(cè),到2040年預(yù)計(jì)有130萬(wàn)人死于肝癌[19]。面對(duì)如此嚴(yán)峻的患病形勢(shì),對(duì)肝癌進(jìn)行深度探究以尋求提高肝癌患者預(yù)后的突破口尤為重要。多項(xiàng)研究表明,在卵巢癌、肺癌、乳腺癌和肝癌等惡性腫瘤中觀察到UBE2T的異常表達(dá)情況[16, 20-23]。本課題組前期研究發(fā)現(xiàn)UBE2T在肝癌組織中的表達(dá)顯著高于癌旁組織,且與肝癌患者預(yù)后不良顯著相關(guān),提示UBE2T在肝癌的發(fā)生和發(fā)展過(guò)程中可能扮演著癌基因的角色[16]。本研究運(yùn)用克隆形成實(shí)驗(yàn)、小鼠皮下瘤模型、CIBERSORT免疫浸潤(rùn)分析、體外細(xì)胞學(xué)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證以及GSEA富集分析,分析了肝癌細(xì)胞中UBE2T的異常表達(dá)對(duì)肝癌放療敏感性的調(diào)控作用和分子機(jī)制,結(jié)果顯示UBE2T在肝癌中高表達(dá)會(huì)導(dǎo)致肝癌放療抵抗。
放療是一種常見(jiàn)的癌癥治療方法,利用高能量的電離輻射(如X射線、γ射線或質(zhì)子束)照射腫瘤組織,通過(guò)造成腫瘤細(xì)胞DNA損傷、引起腫瘤細(xì)胞凋亡、細(xì)胞周期阻滯、微血管損傷等機(jī)制阻止腫瘤增殖[24-26]。然而,肝癌的形成和進(jìn)展涉及眾多因素的錯(cuò)綜復(fù)雜過(guò)程,因此放療的成效亦受多方面因素的影響[27]。Fang等[28]研究報(bào)道葡萄糖和心磷脂合成代謝的整合可通過(guò)調(diào)節(jié)肝癌細(xì)胞中細(xì)胞色素c的分泌來(lái)介導(dǎo)放療抵抗。Hong等[29]研究報(bào)道人解螺旋酶蛋白(RECQL4)修復(fù)放療過(guò)程中腫瘤細(xì)胞釋放的雙鏈DNA,抑制樹(shù)突狀細(xì)胞(DC)的cGASSTING信號(hào)通路,阻止放療誘導(dǎo)的抗腫瘤免疫反應(yīng)有效激活,導(dǎo)致肝癌放療抵抗。在本研究中,我們發(fā)現(xiàn),在免疫系統(tǒng)正常的C57BL/6小鼠以及缺乏成熟T淋巴細(xì)胞的裸鼠中UBE2T高表達(dá)均能導(dǎo)致肝癌放療抵抗,且該放療抵抗特性在免疫系統(tǒng)正常的C57BL/6小鼠中更為顯著。UBE2T在裸鼠中能導(dǎo)致放療抵抗的現(xiàn)象與本課題組前期研究發(fā)現(xiàn)以及Yin 等在非小細(xì)胞肺癌上的研究結(jié)果一致[17, 30]。而在本次研究中UBE2T高表達(dá)肝癌的放療抵抗特性在免疫系統(tǒng)正常小鼠上更顯著的新發(fā)現(xiàn)提示了UBE2T所介導(dǎo)的肝癌放療抵抗與腫瘤免疫微環(huán)境(TIME)關(guān)系密切。
在本研究設(shè)計(jì)中,我們選擇了2個(gè)關(guān)鍵的終點(diǎn)。第一個(gè)是觀察小鼠皮下瘤生長(zhǎng)體積變化的終點(diǎn)。根據(jù)我們課題組之前使用UBE2T肝癌細(xì)胞系構(gòu)建小鼠皮下瘤的經(jīng)驗(yàn),以及在研究設(shè)計(jì)過(guò)程中對(duì)觀察終點(diǎn)的預(yù)實(shí)驗(yàn)探索,我們發(fā)現(xiàn)在開(kāi)始放療后的第18天,各組皮下瘤體積之間已經(jīng)出現(xiàn)顯著差異,并且符合實(shí)驗(yàn)動(dòng)物倫理標(biāo)準(zhǔn)。因此,我們將小鼠皮下瘤生長(zhǎng)體積的觀察終點(diǎn)定為開(kāi)始放療后的第18天。另一個(gè)是檢測(cè)免疫細(xì)胞在腫瘤組織內(nèi)的浸潤(rùn)情況的終點(diǎn)。Zhang 等[31]通過(guò)多時(shí)間點(diǎn)的單細(xì)胞測(cè)序發(fā)現(xiàn),在小鼠結(jié)束放療后的第4天,TIME處于相對(duì)穩(wěn)定的免疫反應(yīng)階段。結(jié)束放療后4 d再進(jìn)行檢測(cè)可允許足夠的時(shí)間讓免疫細(xì)胞對(duì)放療引起的腫瘤抗原釋放做出反應(yīng)。因此,綜合考慮以上因素,我們將檢測(cè)終點(diǎn)定于開(kāi)始放療后的第9 天(即結(jié)束放療后的第4天),以準(zhǔn)確評(píng)估Tregs對(duì)UBE2T高表達(dá)肝癌放療抵抗性的調(diào)控作用。
TIME是指存在于腫瘤組織周?chē)拿庖呒?xì)胞、間質(zhì)細(xì)胞、血管及其相關(guān)因子等組成的復(fù)雜生態(tài)系統(tǒng),與腫瘤的進(jìn)展與治療抵抗息息相關(guān)[32]。Song等[33]研究報(bào)道泛素連接酶UBR5 可通過(guò)CCL2/CSF-1 的旁分泌途徑募集腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞,增強(qiáng)免疫抑制從而導(dǎo)致卵巢癌發(fā)展。de Galarreta等[34]研究報(bào)道肝癌細(xì)胞CTNNB1突變可下調(diào)CCL5的表達(dá)并影響DC募集,從而促進(jìn)肝癌的免疫逃逸以及免疫治療抵抗。目前尚未有關(guān)于UBE2T在肝癌中調(diào)控免疫細(xì)胞的報(bào)道。本研究中,在不接受放療的情況下,相比起LV-Control組,我們發(fā)現(xiàn)LV-UBE2T組肝癌細(xì)胞所處的TIME中,CD4+T細(xì)胞的比例無(wú)顯著差異,但浸潤(rùn)的Tregs 實(shí)際數(shù)量顯著增加。Tregs是一群以CD4+CD25+Foxp3+為典型標(biāo)志物的免疫抑制細(xì)胞亞群,在調(diào)節(jié)機(jī)體免疫平衡和防止免疫系統(tǒng)過(guò)度活化中發(fā)揮重要的作用[35-37]。在TIME 中累積的Tregs不僅可以通過(guò)分泌TGF-β、IL-10等抑制性細(xì)胞因子阻礙有效的抗腫瘤免疫,還可以通過(guò)調(diào)節(jié)細(xì)胞因子表達(dá)來(lái)抑制CD8+T細(xì)胞遷移至TIME,抑制細(xì)胞毒性T細(xì)胞的功能,導(dǎo)致免疫逃逸[38-40]。本研究中,在接受放療后,LV-UBE2T 組瘤內(nèi)浸潤(rùn)的CD4+T 細(xì)胞的比例以及Tregs的實(shí)際數(shù)量均高于LV-Control組。早期有研究表明,由于Tregs對(duì)射線的敏感性低于其他淋巴細(xì)胞類(lèi)型,射線在殺死癌細(xì)胞以外可以殺死其余淋巴細(xì)胞,而Tregs在TIME中仍持續(xù)存在[41]。這提示了UBE2T高表達(dá)的肝癌在接受放療后,會(huì)形成抑制性更強(qiáng)的TIME。因此我們推測(cè),UBE2T 高表達(dá)的肝癌會(huì)引起Tregs 富集,在接受放療后,非但沒(méi)有激活腫瘤免疫微環(huán)境,而是加劇了Tregs富集程度,阻礙了抗腫瘤免疫反應(yīng)的有效激活,最終導(dǎo)致肝癌進(jìn)展。
目前僅有少數(shù)文獻(xiàn)報(bào)道腫瘤中UBE2T的表達(dá)與免疫細(xì)胞浸潤(rùn)的關(guān)系。郭康等[42]研究報(bào)道在乳腺癌中UBE2T 表達(dá)與常見(jiàn)的體液免疫B細(xì)胞的浸潤(rùn)呈正相關(guān),與腫瘤微環(huán)境中的巨噬細(xì)胞浸潤(rùn)呈負(fù)相關(guān)。而于運(yùn)亮等[43]研究報(bào)道在胰腺癌患者中UBE2T與巨噬細(xì)胞浸潤(rùn)亦呈負(fù)相關(guān)。本研究分析結(jié)果提示在肝癌中UBE2T表達(dá)與DC、濾泡輔助性T 細(xì)胞、M2 型巨噬細(xì)胞以及Tregs浸潤(rùn)呈正相關(guān)。由此可見(jiàn),UBE2T在不同的癌癥類(lèi)型中與免疫細(xì)胞浸潤(rùn)相關(guān)關(guān)系存在差異,提示UBE2T在不同癌癥類(lèi)型中發(fā)揮作用的機(jī)制不相同。
Tregs在腫瘤中富集的原因是多方面的,例如腫瘤細(xì)胞釋放趨化因子CCL22和CCL17吸引Tregs遷移到腫瘤部位;腫瘤細(xì)胞分泌的生長(zhǎng)因子如TGF-β能夠促進(jìn)Tregs的生存、增殖和活化;腫瘤微環(huán)境的缺氧和代謝產(chǎn)物,如乳酸和酸化微環(huán)境,也能夠促進(jìn)Tregs的增殖和功能[40]。在有氧狀態(tài)下,腫瘤細(xì)胞仍會(huì)優(yōu)先選擇糖酵解,而不是選擇能夠高效產(chǎn)能的氧化磷酸化以提供腫瘤細(xì)胞所需能量,這種現(xiàn)象稱之為“Warburg效應(yīng)”,即有氧糖酵解[44-46]。在本研究中我們發(fā)現(xiàn)過(guò)表達(dá)UBE2T的肝癌細(xì)胞上清液中葡萄糖含量下降,乳酸含量升高,即肝癌細(xì)胞糖酵解水平提高。并且GSEA 富集分析提示UBE2T高表達(dá)肝癌與糖酵解相關(guān)基因集以及Tregs相關(guān)表達(dá)基因集高度正相關(guān)。已有研究報(bào)道顯示,低葡萄糖、高乳酸、低氧的環(huán)境不適合效應(yīng)T 細(xì)胞的生存,CD8+T 細(xì)胞難以發(fā)揮功能,導(dǎo)致抗腫瘤免疫反應(yīng)下降[47-49]。但是Tregs卻可以在如此苛刻的TIME中大量浸潤(rùn)并實(shí)現(xiàn)免疫抑制功能,其原因在于Tregs能夠攝取乳酸維持三羧酸循環(huán),為T(mén)regs的增殖提供能量以及維持免疫抑制活性[50-52]。因此,UBE2T高表達(dá)肝癌細(xì)胞糖酵解水平提高,TIME中乳酸含量上升,塑造了一個(gè)適合Tregs生存的環(huán)境。
綜上所述,UBE2T高表達(dá)可導(dǎo)致肝癌免疫微環(huán)境中Tregs富集以及肝癌細(xì)胞產(chǎn)生放療抵抗,其放療抵抗特性可能是由于UBE2T通過(guò)提高肝癌細(xì)胞糖酵解水平,使腫瘤免疫微環(huán)境中乳酸增加,有利于Tregs的增殖以及維持其免疫抑制功能,使放療不能有效激活抗腫瘤免疫,但其具體分子機(jī)制仍有待更深入的探索。
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(編輯:經(jīng) 媛)
基金項(xiàng)目:國(guó)家自然科學(xué)基金(82373318,82073343) ;廣東省自然科學(xué)基金(2023A1515010608)
南方醫(yī)科大學(xué)學(xué)報(bào)2024年6期