Matrix Biol|Eok-Soo Oh团队揭示结肠癌的肿瘤微环境与血管生成关键因子

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《Matrix Biol|Eok-Soo Oh团队揭示结肠癌的肿瘤微环境与血管生成关键因子》
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背景介绍
Syndecans是细胞表面硫酸乙酰肝素蛋白多糖,可通过作为细胞和细胞外基质(ECM)的共同受体在细胞粘附和细胞通讯中发挥多种作用。异常的syndecan调节与各种癌症密切相关,包括乳腺癌、结肠直肠癌、卵巢癌、肺癌和胰腺癌,其可调节肿瘤细胞功能并参与改善预后、转移潜力和/或疾病结果,具体取决于癌症类型。
在syndecan如何在癌症进展中发挥作用的背景下,科研人员发现了一种有趣的机制——细胞外结构域切割,称为“脱落(shedding)”。并且还发现,在各种癌细胞中可能会发生多聚体脱落,从而影响癌症进展。在结肠癌中,syndecan-2可调节MMP-7的定位和活化,活化的MMP-7可诱导syndecan-2胞外脱落,在结肠癌细胞条件培养基中产生可溶形式的syndecan-2。
以往研究表明,syndecan-2对斑马鱼血管发育过程中的血管生成至关重要,其与各种血管生成因子(包括VEGF、FGF-2)相互作用,增强促血管生成细胞内信号传导,发挥促血管生成作用。
2022年2月6日,韩国首尔梨花女子大学生命科学系Eok-Soo Oh团队在Matrix Biology上发表了题为“Shed syndecan-2 enhances colon cancer progression by increasing cooperative angiogenesis in the tumor microenvironment”的研究论文。在本研究中,团队采用结肠癌原位小鼠模型以模拟结肠癌的TME,并检查了shed syndecan-2(S2LQ)在结肠癌进展中的作用,以及癌细胞与巨噬细胞和内皮细胞的相互关系。提出癌症患者血清中S2LQ水平可能是诊断癌症进展的有希望的生物标志物,有助于防止癌症的生长和转移,且anti-syndecan-2单克隆抗体或肽可能为治疗结肠癌提供新的治疗方法。
研究结果
该团队以结肠癌原位小鼠模型为研究材料,开展了细胞活性与迁移、巨噬细胞极化、血管形成以及体内成像等实验,主要得到以下研究结果:
1、小鼠S2LQ(mS2LQ)合成肽可通过激活AKT信号通路提高CT26结肠癌细胞的体内存活率和植入率,在原位结肠癌小鼠模型的原发性肿瘤生长中发挥重要作用。
2、血清中循环脱落的syndecan-2可促进原位小鼠盲肠中原发性结肠肿瘤的生长。
3、血清脱落syndecan-2可促进巨噬细胞在盲肠癌变周围区域的浸润。
4、在轻度缺氧TME中,S2LQ通过AKT-mTOR信号通路诱导HIF-1α调节血管生成并减少降解。
5、S2LQ可增强人脐静脉内皮细胞的血管生成。
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图1 syndecan-2肽可提高植入盲肠的CT26细胞的体内存活率。a 原位肿瘤发展时间表与mS2LQ应用示意图。b 小鼠体重(上)、结肠长度(中)和存活率(下)。c IVIS监测生物发光信号。d 选择相似生物发光信号的mS2LQ和PBS组的小鼠,每周使用IVIS对信号变化进行监测。e 对IVIS获得的光子计数进行肿瘤体积计算。

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图2 syndecan-2肽可提高培养在悬浮液和3D基质中的CT26细胞存活率。a 活/死细胞染色鉴定,绿色=活细胞;红色=死细胞。b 流式细胞术检测细胞死亡率。c Western blot检测相关蛋白。d MTT检测细胞活性。e 3D培养7天后,相差显微镜观察细胞图像。

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图3 尾静脉注射mS2LQ肽影响盲肠原位肿瘤的生长。a 实验时间表和重复静脉注射程序,箭头表示mS2LQ注射点。b 小鼠体重变化、结肠长度和存活率。c IVIS监测生物发光信号。d 结肠原位肿瘤离体图像(上图)与平均肿瘤重量(下图)。

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图4 血清S2LQ促进巨噬细胞对原位肿瘤组织周围区域的浸润。a 将CT26-Luc细胞实验性注射到盲肠壁以生成原位小鼠(左),注射后第25天原位肿瘤的组织图像(右),包括原位肿瘤(Tumor)和核心(CL)、中间(IL)和外周(PL)层。b HE染色与Ki67染色。c F4/80与CD3染色与阳性统计。

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图5 S2LQ通过促进巨噬细胞迁移来增强巨噬细胞浸润。a 在有或没有mS2LQ情况下培养7天后,进行RT-PCR分析。b M-CSF处理7天后,在存在或不存在mS2LQ情况下经LPS或IL-4再刺激24h,RT-PCR检测M1和M2型标志物。c、d transwell实验检测RAW 264.7细胞与BMDM的迁移情况。e、g Western blot检测。f RT-PCR分析。

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图6 S2LQ促进原位小鼠血管生成。a 小鼠盲肠上皮和PL中CD31、VEGF-R2和VEGFA的IHC染色,黑色箭头表示CD31、VEGF-R2或VEGFA在血管内皮细胞中的表达。b 肿瘤组织每个区域中CD31或VEGF-R2阳性细胞率。c、d RT-PCR分析。e、g Western blot分析。f IP分析。
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图7 S2LQ诱导血管生成。a MTT测定细胞活力。b BrdU法检测细胞增殖。c Transwell检测细胞迁移。d 镜下观察HUVEC形态变化并以分支点平均数进行统计。e 离体血管生成试验,计数阳性血管生成反应数量并统计。f 鸡主动脉环与hS2LQ或VEGF共培养36h,并在立体显微镜下观察。
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图8 S2LQ调节血管生成机制示意图。

期刊及DOI号
Matrix Biol. 2022 Feb 6. 
doi: 10.1016/j.matbio.2022.02.001.
题目

Shed syndecan-2 enhances colon cancer progression by increasing cooperative angiogenesis in the tumor microenvironment

摘要

e show that shed syndecan-2 increases colon cancer progression by cooperatively promoting angiogenesis. Co-administration with a synthetic peptide of shed syndecan-2 (S2LQ) enhanced the survival and tumor engraftment of luciferase-expressing CT26 colon adenocarcinoma cells orthotopically implanted into the cecum of BALB/c mice. Intravenous injection of S2LQ further enhanced the growth of orthotopic tumors in the cecum, with increases in the tissue infiltration of macrophages and the formation of blood vessels, mainly in peripheral layers of the tumor facing the stroma. Furthermore, S2LQ stabilized HIF1α and enhanced the VEGF expression in human colon cancer cell lines, and increased the migration of RAW 264.7 murine macrophage cells and bone marrow-derived macrophages. Finally, S2LQ increased the tube formation of vascular endothelial cells in vitro. Together, these data demonstrate that shed syndecan-2 enhances tumorigenic activity by increasing the crosstalk of cancer cells with tumor-associated macrophages and endothelial cells to enhance angiogenesis for colon cancer progression in the tumor microenvironment.

关键词Syndecan-2;Angiogenesis;Orthotopic model;Tumor microenvironment

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