膠質(zhì)母細(xì)胞瘤（GBM）是最常見和最致命的成人原發(fā)性腦腫瘤，5年生存率僅為10%左右。目前的標(biāo)準(zhǔn)療法只能對(duì)GBM患者提供適度緩解，而且最終會(huì)復(fù)發(fā)。腫瘤微環(huán)境（TME）的最新研究進(jìn)展揭示了其在GBM異質(zhì)性和驅(qū)動(dòng)治療耐藥性中的重要作用。
GBM的腫瘤微環(huán)境中存在多種髓系細(xì)胞群，包括腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞（TAM）、樹突狀細(xì)胞（DC）、髓源性抑制細(xì)胞（MDSC）和中性粒細(xì)胞。值得注意的是，TAM是GBM 腫瘤微環(huán)境中最顯著的基質(zhì)細(xì)胞群，占整個(gè)腫瘤體積中細(xì)胞總數(shù)的50%。
陳佩文團(tuán)隊(duì)之前的研究已經(jīng)證明，GBM細(xì)胞中PTEN的缺陷可上調(diào)賴氨酸氧化酶，誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞向腫瘤微環(huán)境的浸潤(rùn)。這些浸潤(rùn)的巨噬細(xì)胞支持GBM細(xì)胞的生存，產(chǎn)生功能性腫瘤-巨噬細(xì)胞共生。此外，GBM的腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞（TAM）通常極化為免疫抑制表型，以抑制T細(xì)胞活性，從而促進(jìn)腫瘤進(jìn)展、免疫抑制和治療耐藥。這些發(fā)現(xiàn)擴(kuò)展了我們對(duì)細(xì)胞-細(xì)胞共生相互作用如何促進(jìn)GBM進(jìn)展的理解。
雖然已經(jīng)提出了許多針對(duì)這種共生相互作用的治療策略，但GBM中免疫細(xì)胞的單細(xì)胞分析表明，其腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞（TAM）是一種異質(zhì)性和可塑性的細(xì)胞群，可以很容易地適應(yīng)環(huán)境變化和治療干預(yù)。因此，繼續(xù)研究針對(duì)這種共生相互作用，是改善GBM患者預(yù)后的可行策略。
近日，美國(guó)西北大學(xué)陳佩文團(tuán)隊(duì)在 Cell 子刊 Cell Reports Medicine 上發(fā)表了題為：Hypoxia-driven protease legumain promotes immunosuppression in glioblastoma 的研究論文。
該研究發(fā)現(xiàn)，LGMN是腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞（TAM）中高度表達(dá)的關(guān)鍵蛋白酶，并且在膠質(zhì)母細(xì)胞瘤（GBM）標(biāo)志性的缺氧腫瘤微環(huán)境下被缺氧誘導(dǎo)因子1-α（HIF1α）轉(zhuǎn)錄上調(diào)。在GBM小鼠模型中，LGMN的增加是TAM免疫抑制極化所必需的，并且抑制HIF1α-LGMN軸會(huì)損害腫瘤生長(zhǎng)，減少免疫抑制TAM，增強(qiáng)CD8+T細(xì)胞的浸潤(rùn)和活化，提高抗PD-1治療的抗腫瘤效果。
總的來說，該研究發(fā)現(xiàn)并揭示了HIF1α-LGMN軸在調(diào)節(jié)膠質(zhì)母細(xì)胞瘤的免疫抑制中發(fā)揮的關(guān)鍵作用及機(jī)制，表明其可作為提高GBM免疫治療有效性的新靶點(diǎn)。
蛋白酶與各種癌癥類型的腫瘤進(jìn)展有關(guān)。最初，它們被認(rèn)為是促進(jìn)腫瘤侵襲的蛋白水解酶，因?yàn)樗鼈兙哂薪到饧?xì)胞外基質(zhì)（ECM）的腫瘤相關(guān)蛋白水解活性。然而，越來越多的證據(jù)表明，蛋白酶在遷移、粘附、凋亡、增殖、衰老、自噬和血管生成等多個(gè)過程中發(fā)揮著更重要的作用。不幸的是，使用廣譜蛋白酶抑制劑的臨床試驗(yàn)未能改善癌癥患者的預(yù)后，并且還發(fā)現(xiàn)了多種具有抗腫瘤作用的蛋白酶。
在GBM中，幾種精氨酸特異性蛋白酶，例如MALT1、MMP2和MMP9，它們的表達(dá)高于低級(jí)別膠質(zhì)瘤和正常大腦組織。遺傳學(xué)或藥理學(xué)抑制這些蛋白酶，可抑制GBM小鼠模型中的腫瘤生長(zhǎng)。同樣，敲低SerpinB3或ADAMDEC1會(huì)破壞膠質(zhì)瘤干細(xì)胞的維持并抑制GBM的生長(zhǎng)。這些發(fā)現(xiàn)支持了蛋白酶在調(diào)節(jié)GBM中的關(guān)鍵作用。
然而，它們之間的相互關(guān)系和與GBM免疫抑制性腫瘤微環(huán)境的相關(guān)性尚不清楚。在這項(xiàng)研究中，研究團(tuán)隊(duì)篩選了可能調(diào)節(jié)GBM中免疫抑制性腫瘤微環(huán)境的蛋白酶。在這個(gè)篩選中，Legumain（LGMN）成為可能有助于腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞（TAM）免疫抑制的首選。
LGMN是一種屬于半胱氨酸蛋白酶C13家族的天冬酰胺肽酶，在天冬酰胺殘基的C端切割肽鍵，并參與各種細(xì)胞過程，如破骨細(xì)胞形成、抗原加工、腎臟功能和大腦發(fā)育。由于LGMN可以切割淀粉樣蛋白前體蛋白（APP）和tau蛋白，因此被認(rèn)為是阿爾茨海默病的潛在治療靶點(diǎn)。
LGMN廣泛分布于乳腺癌、結(jié)腸癌、肺癌、胃癌、淋巴瘤、黑色素瘤、腦癌等不同類型的癌癥中，其在腫瘤中的表達(dá)與預(yù)后較差相關(guān)。
在這項(xiàng)研究中，研究團(tuán)隊(duì)確定了腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞（TAM）是LGMN的關(guān)鍵來源，揭示了LGMN在連接缺氧和免疫抑制兩個(gè)GBM的標(biāo)志中的作用，并揭示了LGMN是提高GBM抗PD-11治療效率的潛靶點(diǎn)。
具體來說，LGMN作為腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞（TAM）中高度富集的關(guān)鍵蛋白酶出現(xiàn)，并被缺氧誘導(dǎo)因子1-α（HIF1α）轉(zhuǎn)錄上調(diào)。在功能上，增加的LGMN通過激活GSK-3β-STAT3信號(hào)通路促進(jìn)TAM免疫抑制極化。在GBM小鼠模型中，抑制巨噬細(xì)胞HIF1α和LGMN，可減少TAM免疫抑制極化，損害腫瘤進(jìn)展，增強(qiáng)CD8+T細(xì)胞介導(dǎo)的抗腫瘤免疫，并與抗PD-1治療產(chǎn)生協(xié)同作用。
因此，LGMN是連接缺氧和免疫抑制這兩個(gè)GBM標(biāo)志的關(guān)鍵分子開關(guān)，為這種致命疾病提供了可行的治療干預(yù)新靶點(diǎn)。