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MCP | CRC患者组织浸润性T细胞的定量蛋白质组学研究发现LCN2通过铁外排诱导T细胞凋亡并促进肿瘤细胞增殖

时间:2024-03-16 来源: 浏览:

MCP | CRC患者组织浸润性T细胞的定量蛋白质组学研究发现LCN2通过铁外排诱导T细胞凋亡并促进肿瘤细胞增殖

Yuan Qi 靶标发现与药物研发
靶标发现与药物研发

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文献阅读交流

  大家好,今天给大家分享的文章是 2024 年 1 月发表在 Mol Cell Proteomics 上名为 Quantitative Proteomics of Tissue-Infiltrating T Cells From CRC Patients Identified Lipocalin-2 Induces T-Cell Apoptosis and Promotes Tumor Cell Proliferation by Iron Efflux 的研究性论文。文章的通讯作者是来自北京大学生命科学学院的季建国教授,该研究发现脂载素 -2 ( LCN2 )具有促进肿瘤发展及免疫抑制功能,是结直肠癌的潜在治疗靶点。

背景

       T 细胞是抗肿瘤免疫的核心,肿瘤微环境中的 T 细胞表现出异常的蛋白表达模式,导致 T 细胞功能障碍从而促进肿瘤发展、转移或免疫逃逸。结直肠癌( CRC )是一种缺乏有效靶向治疗策略的恶性肿瘤,例如抗 PD-1 免疫治疗仅对 4%-5% 的微卫星不稳定型结直肠癌有效,而该类型患者仅占不足 15% ,绝大多数患者为微卫星稳定型。因此,利用免疫治疗结直肠癌有巨大发展潜力,但我们对结直肠癌的肿瘤免疫微环境的认识尚不全面。

主要内容

1. CRC 患者组织中 T 细胞的相对定量蛋白质组学研究

  为了描绘 CRC 中 T 细胞的特征,作者对 CRC 临床样本中浸润 T 细胞进行了相对定量蛋白质组学研究。首先,作者收集了 13 例 CRC 患者的肿瘤组织及配对的远端正常组织( DNTs ) , 使用免疫磁珠在组织中分离出 CD8+T 细胞核 CD4+T 细胞,利用流式细胞术检测磁珠分选的纯度约 95% (图 1a-b )。随后,作者通过 TMT 标记对分离的 T 细胞进行了相对定量蛋白质组学分析并从中筛选出了 258 个差异表达蛋白( DNPs ),其中在 CD4+T 细胞中 115 种蛋白上调, 66 种蛋白下调;在 CD8+T 细胞种, 35 种蛋白上调, 64 种蛋白下调(图 1c-d )。此外,还筛选了几个已知的免疫治疗靶点和临床诊断标志物(图 1e-f ),这些结果支持了该筛选方法的有效性。接下来,作者利用 STRING 数据库对 DEPs 进行了 GO 通路富集分析,生物过程富集结果表明,上调的蛋白主要参与由金属离子转运体介导的细胞稳态及免疫过程,下调蛋白主要富集与细胞结构维持、淋巴细胞活化和淋巴细胞免疫应答(图 2a-b )。总之,这项蛋白质组学研究描述了 CRC 中 T 细胞的的蛋白质表达特征。

Fig1. Validation of the purity of sorted T cells and DEPs screening from CRC patient proteome data.

Fig2. Gene Ontology (GO) enrichment analysis of the DEPs from T cells in CRC patient tumors.

2. LCN2 是关键 DEP 且促进 T 细胞凋亡

  为了筛选关键 DEP ,作者通过多次筛选,得到了三个关键 DEP : LCN2 、 CHGA 和 CNN2 ,并使用 GEPIA 数据库在 RNA 水平及 Western Blot 在蛋白水平验证了它们的表达(图 3 ),最终作者选择 LCN2 进行进一步研究。作者在急性 T 淋巴细胞白血病细胞系 Jurkat 中过表达了 LCN2 ,经 CCK8 实验发现 Jurkat 细胞数量减少,使用流式细胞术检测凋亡信号发现过表达 LCN2 促进细胞凋亡(图 4 )。

Fig3. Screening and validation of DEPs reveals that LCN2 is a key DEP in CRC tumor–infiltrating T cells.

Fig4. LCN2 reduced Jurkat cell number by promoting cell apoptosis.

3. LCN2 通过减少胞内铁诱导细胞凋亡

  为了进一步探索 LCN2 如何促进细胞凋亡,作者将过表达 LCN2 的 Jurkat 细胞进行了相对定量蛋白质组学研究,采用 EdgeR 差异分析筛选 DEP ,并对 DEPs 进行了 Reactome 通路富集,结果表明一些下调蛋白富集于电子传递链 complex I 的生物过程中。同时,一些研究报道了细胞铁对于 complex I 活性很重要,而 LCN2 是一种铁转运蛋白,上述研究表明 LCN2 能够促进细胞凋亡。为了验证 LCN2 是否通过减少细胞内铁诱导细胞凋亡的,作者通过钙黄蛋白染色来检测细胞铁,研究表明 LCN2 过表达后降低了细胞铁浓度,且在 mRNA 和蛋白水平上 LCN2 均下调了铁蛋白轻链(图 5 )。使用铁补充剂( FC )能够逆转 LCN2 对 Jurkat 的影响,改善细胞凋亡,同时这些结果也得到了 Western blot 的验证(图 6 )。因此,这些结果证实 LCN2 可以通过降低细胞铁诱导细胞凋亡。

Fig5. LCN2reducedcellular iron concentration in Jurkat cells.

Fig6. Cellular iron regulated cell apoptosis in Jurkat cells.

4. LCN2 通过微环境促进肿瘤细胞增殖

  接下来,作者想确定铁被运输到了哪里从而导致细胞中铁浓度降低。因此,作者利用免疫荧光验证了 LCN2 在 Jurkat 中的分泌和细胞定位,结果显示 LCN2 在细胞质中表达并分泌到细胞外间隙,同时收集 Jurkat 上清液进行 Western blot 也证实了这一点(图 7a-b )。肿瘤细胞的快速增殖伴随着在微环境中有更高的营养需求,有报道显示微环境中的铁有助于肿瘤细胞生长。随后,作者验证了 LCN2 分泌的铁是否利于肿瘤细胞生长,作者将过表达 LCN2 的 Jurkat 细胞与 HCT116 细胞共培养后, HCT116 细胞数量增加,表明 LCN2 有促进肿瘤发展的潜力。将过表达 mCherry 的 Jurkat 细胞与过表达 GFP 的 HCT116 细胞共培养后进行分离,作者发现在 mRNA 水平,在共培养的 Jurkat 细胞中检测出 LCN2 及 FTL ,而在 HCT116 细胞中发现 LCN2 增加了细胞增殖标志物 Ki67 和 PCNA (图 7d-h )。这些结果证明了 LCN2 通过微环境促进肿瘤发展,也证明了 LCN2 可作为免疫治疗的潜在靶点。

Fig7. LCN2 promoted tumor cell proliferation via the microenvironment.

总结

  本研究主要收集了 CRC 患者的肿瘤组织和配对的远端正常组织,并对组织中的 T 细胞进行分类,通过 TMT 标记对 T 细胞进行了相对定量蛋白质组学研究,利用生物信息学分析描述了 T 细胞的蛋白表达模式并筛选出了关键 DEP-LCN2 。接下来,以 Jurkat 细胞模型对 LCN2 的功能进行了进一步探索,结果表明 LCN2 能够通过降低细胞内铁浓度诱导 T 细胞凋亡,且铁外排后增加了肿瘤微环境中的铁浓度,能够促进肿瘤发展。综上所述,本研究证实了 LCN2 可作为免疫治疗的潜在靶点。

撰写人:袁琪

DOI:10.1016/j.mcpro.2023.100691

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