《Signal Transduction and Targeted Therapy》：The dysadherin/carbonic anhydrase 9 axis shapes an acidic tumor microenvironment to promote colorectal cancer progression
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本研究針對腫瘤微環境(TME)酸化如何驅動結直腸癌(CRC)進展這一關鍵問題，揭示了Dysadherin通過整合素/FAK/STAT3信號通路上調CA9表達的新機制。研究人員發現Dysadherin/CA9軸能夠維持細胞內pH穩態并促進細胞外酸化，從而增強CRC細胞在酸性條件下的生存、增殖和轉移能力。該研究為針對酸性TME的CRC治療提供了新的潛在靶點。
在腫瘤研究領域，腫瘤微環境(TME)已被證實是影響癌癥發生發展的關鍵因素。其中，細胞外酸化作為實體腫瘤的典型特征，能夠促進腫瘤進展、免疫逃逸和治療抵抗。然而，腫瘤細胞如何適應并利用這種酸性微環境來促進自身生存和轉移的具體機制尚不完全清楚。
結直腸癌(CRC)作為全球最常見和致死率最高的癌癥之一，其晚期患者往往面臨治療選擇有限和預后不良的困境。盡管遺傳突變在CRC發展中起主要作用，但腫瘤微環境的作用日益受到重視。在腫瘤進展過程中，TME會發生顯著改變，包括免疫細胞和成纖維細胞的活化，以及缺氧和營養匱乏等非細胞變化。這些惡劣條件驅動基因表達改變、上皮-間質轉化(EMT)、血管生成和腫瘤代謝改變，共同促進腫瘤生長、擴散和治療抵抗。
韓國光州科學技術院生命科學系的Jeong-Seok Nam教授團隊在《Signal Transduction and Targeted Therapy》上發表的研究，聚焦于膜糖蛋白Dysadherin在結直腸癌酸性微環境適應中的作用。研究人員通過綜合生物信息學分析和病理學驗證，發現腫瘤酸化是CRC進展的標志，且與Dysadherin的高表達密切相關。
本研究采用了多種關鍵技術方法：包括基因集富集分析(GSEA)和單細胞RNA測序(scRNA-seq)分析公共數據庫數據；利用免疫熒光(IF)和免疫印跡分析臨床樣本蛋白表達；構建Dysadherin基因敲除(KO)的ApcMin/+小鼠模型；使用pHrodo和HPTS染色檢測細胞內和細胞外pH值；通過體外細胞實驗評估細胞增殖、凋亡和代謝特性；采用脾臟注射小鼠模型研究肝轉移過程。臨床樣本來源于全南大學和順醫院生物樣本庫的結直腸癌患者組織。
腫瘤酸中毒與Dysadherin表達呈正相關并促進CRC進展
研究人員通過分析公共數據集發現，酸中毒相關通路在CRC腫瘤組織中顯著富集。單細胞RNA測序分析顯示，隨著CRC細胞進展，腫瘤酸中毒標志物(LAMP2、GLUT1和LDHA)以及Dysadherin的表達均增加。臨床樣本分析證實，Dysadherin和LAMP2表達隨CRC分期增加而上升，且兩者表達呈正相關。重要的是，Dysadherin和LAMP2共高表達的患者總生存期(OS)和無復發生存期(RFS)更差。
在Dysadherin敲除的ApcMin/+小鼠模型中，腫瘤數量和負荷顯著降低。pH染色顯示，Dysadherin缺陷腫瘤細胞內酸度增加而細胞外pH更偏堿性，表明Dysadherin能夠改變TME酸度并驅動CRC進展。
Dysadherin在酸性TME條件下促進CRC腫瘤發生
功能實驗表明，在酸性條件(pH 6.4)下，Dysadherin過表達(OE)增強了CRC細胞存活和腫瘤形成能力，而敲除則產生相反效果。Dysadherin OE中和了酸化的細胞內區域并增加了細胞外酸度，同時促進增殖并減少凋亡。在乳酸誘導的酸性條件下也觀察到類似結果，表明Dysadherin能夠增強CRC細胞在酸性條件下的生存和腫瘤發生能力。
Dysadherin通過調節CA9表達調控酸性TME中的腫瘤進展
網絡分析發現Dysadherin與TME、腫瘤酸中毒、細胞存活、轉移和腫瘤進展相關。通過RNA-seq數據篩選出6個關鍵基因，其中CA9與患者不良預后關聯最強。臨床樣本分析顯示CA9表達隨CRC分期增加而上升，且與Dysadherin表達呈正相關。兩者共高表達的患者預后更差。
Dysadherin通過整合素/FAK/STAT3軸誘導CA9表達
機制研究表明，Dysadherin通過激活整合素/FAK信號通路，進而觸發STAT3活化。染色質免疫沉淀(ChIP)實驗證實STAT3直接結合CA9啟動子區域。使用整合素抑制劑MK-0429、FAK抑制劑PND-1186和STAT3抑制劑Stattic處理，均可抑制Dysadherin誘導的CA9表達和啟動子活性。酸性條件(pH 6.4)可上調Dysadherin表達，并增強p-FAK、p-STAT3和CA9水平，表明Dysadherin/CA9軸在酸性應激下被激活。
Dysadherin/CA9軸促進CRC細胞在酸性TME中的適應和惡性腫瘤
功能挽救實驗表明，CA9過表達可逆轉Dysadherin敲除對細胞存活、增殖和凋亡的影響。生物信息學分析顯示，CA9高表達與能量代謝通路顯著富集相關。在酸性應激下，Dysadherin敲除降低了氧消耗率(OCR)、細胞外酸化率(ECAR)和ATP產生，而CA9過表達可逆轉這些變化。此外，Dysadherin/CA9軸還通過調節活性氧(ROS)產生、癌癥相關成纖維細胞(CAF)活化和T細胞反應，影響腫瘤微環境的免疫抑制狀態。
Dysadherin/CA9軸驅動CRC適應酸性TME并促進轉移
體內實驗表明，Dysadherin敲除顯著降低了CRC細胞的肝轉移發生和負荷，而CA9過表達可逆轉這一現象。體外實驗證實，在酸性條件下，Dysadherin過表達增強CRC細胞遷移和侵襲能力，而CA9過表達可挽救Dysadherin敲除細胞的表型。臨床樣本分析顯示，轉移性CRC中Dysadherin和CA9表達均高于原位癌。
本研究首次揭示了Dysadherin通過整合素/FAK/STAT3信號通路上調CA9表達的新機制，闡明了Dysadherin/CA9軸在促進結直腸癌適應酸性微環境中的關鍵作用。該軸通過維持細胞內pH穩態、促進代謝重編程、激活CAFs和實現免疫逃逸，共同增強腫瘤惡性進展。研究不僅為理解腫瘤細胞如何利用酸化微環境驅動惡性進展提供了新見解，還為開發針對酸性TME的結直腸癌治療策略提供了潛在靶點。盡管研究存在使用全身性敲除模型等局限性，但Dysadherin抑制肽的實驗結果支持了靶向該軸的轉化潛力，為未來針對酸性微環境的癌癥治療研究指明了新方向。
