SMAD3 x TGF-β

OTC2024类器官前沿应用与3D细胞培养论坛圆满落幕，点击图片可查看会后报告，咨询OTC2025类器官论坛请联系：王晨 180 1628 8769。 ● 期刊：Protein & Cell(IF:13.6) ● DOI：https://doi.org/10.1093/procel/pwae055 ●原文链接: https://academic.oup.com/proteincell/advance-article/doi/10.1093/procel/pwae055/7810683 ● 第一作者：Wenwen Wang ● 通讯作者：Jie Ma,Ling Leng ● 发表日期：2025-1-13 ● 主要单位：协和医院 推荐语     这项研究通过建立小鼠冻伤模型，系统性揭示了皮肤冻伤后单核细胞、巨噬细胞及表皮细胞等关键细胞群体的动态演变规律，并结合单细胞转录组学技术解析了成纤维细胞分化与细胞外基质（ECM）重塑的分子机制。研究者创新性地利用人诱导多能干细胞（hiPSC）分化的皮肤类器官联合明胶水凝胶进行治疗，发现该策略通过三重作用机制实现无疤痕修复：早期显著降低单核/巨噬细胞介导的炎症反应，中期促进表皮干细胞增殖加速再上皮化，后期通过调控整合素α5β1-FAK通路抑制成纤维细胞向肌成纤维细胞转化，同时激活ECM降解酶系统并促进胶原蛋白动态重构，从而避免病理性瘢痕形成。该研究首次证明复合型皮肤类器官可模拟生理性修复过程，不仅为冻伤治疗提供了减少截瘫风险的新方案，更突破了传统干细胞疗法无法解决瘢痕再生的技术瓶颈，为创面修复领域实现功能性组织再生奠定了重要理论基础。成果发表于《Protein & Cell》期刊，具有显著的临床转化潜力。     冻伤是最常见的冷损伤，由寒冷导致的细胞即刻死亡以及局部炎症和组织缺血的逐渐发展共同引起。冻伤的延迟愈合常常会导致瘢痕形成，这不仅会造成心理负担，还往往会引发继发性恶性肿瘤。因此，迫切需要一种针对冻伤伤口的快速愈合方法。在此，我们利用小鼠皮肤冻伤模型来评估冻伤后的恢复过程。此外，通过单细胞转录组学技术来确定冻伤过程中单核细胞、巨噬细胞、表皮细胞和成纤维细胞的变化模式。最重要的是，构建了人诱导多能干细胞（hiPSC）衍生的皮肤类器官，并结合明胶水凝胶用于治疗冻伤。结果表明，皮肤类器官治疗通过减轻冻伤后的早期炎症并增加表皮干细胞的比例，显著加速了伤口愈合。而且，在伤口愈合的后期，皮肤类器官降低了成纤维细胞的总体比例，通过调节整合素 α5β1-FAK 信号通路，显著减少了成纤维细胞向肌成纤维细胞的转化，并通过降解和重组机制重塑了细胞外基质（ECM），促进了生理性细胞外基质的恢复，降低了与异常瘢痕形成相关的细胞外基质的丰度。这些结果突显了类器官在促进冻伤相关损伤的逆转和皮肤功能恢复方面的潜在应用价值。本研究为因冻伤导致毁容和皮肤功能障碍的患者提供了一种新的治疗选择。 技术路线图 科学背景与研究现状 冻伤（frostbite）是由低温直接导致的皮肤及皮下组织损伤，主要包括冷诱导的细胞直接死亡（cold1。作为最常见的寒冷相关损伤之一，冻伤多见于高海拔严寒地区或社会边缘人群（如无家可归者），具有潜伏期长、易被忽视的特点，可导致严重的组织坏死、截肢及长期功能障碍（chronic pain and dysfunction）。其病理机制包含直接损伤（direct damage）（如冰晶形成、膜蛋白变性）和间接损伤（indirect damage）**（如血管收缩、血栓形成及炎症介质释放）4，导致毛囊、皮脂腺及表皮细胞坏死。 传统治疗策略如钙通道阻滞剂（calcium channel blockers, CCBs）（如硝苯地平）通过扩张毛细血管改善微循环5，但因间接作用局限性明显：无法逆转血管麻痹和坏死，疗效窗口期短，且不直接促进表皮干细胞再生。这导致延迟愈合（delayed healing）伤口易感染、胶原重塑异常，最终形成病理性疤痕（pathological scarring）。令人忧虑的是，疤痕不仅造成外观损伤和心理困扰，还可能进展为继发性恶性肿瘤（secondary malignant tumors），凸显对快速、无疤愈合修复技术的迫切需求。 近年来，**干细胞治疗（stem cell therapy）**在创面愈合领域取得显著进展，间充质干细胞（mesenchymal stem cells, MSCs）、造血干细胞（hematopoietic stem cells, HSCs）等通过促进上皮再生。然而，现有细胞疗法仍存在局限性： 1.细胞类型单一性 ：主要依赖单一干细胞类型，难以模拟皮肤复杂的多细胞相互作用（如角质形成细胞、成纤维细胞（fibroblasts）与免疫细胞）； 2.无疤愈合未解 ：成纤维细胞向肌成纤维细胞转化（fibroblast9）； 3.三维结构与功能性不足 ：传统二维培养的细胞难以重建表皮附属结构（如毛囊、汗腺）及神经元网络。 随着类器官技术发展，皮肤类器官（skin organoids）成为研究热点。类器官（organoids）是由多类型细胞组成的3D培养模型，具有类似真实器官的空间结构和部分功能1010。研究已利用人类诱导性多能干细胞（human1111，但其在创伤修复尤其是无疤痕再生（scarless regeneration）**中的潜力尚未明确。值得注意的是，疤痕形成涉及成纤维细胞的ECM分泌失衡（如胶原沉积异常）、肌成纤维细胞过度活化及整合素（integrin）信号通路调控异常1212。因此，如何利用多细胞协同的皮肤类器官动态调控炎症、促进干细胞再生并重塑ECM，成为亟待解决的科学问题。 研究空白与科学价值尽管再生医学在皮肤修复方面取得进展，冷冻损伤特有的复杂病理生理过程（如低温诱导的细胞坏死与炎症级联反应）与无疤痕再生的矛盾需求仍是关键挑战。现有疗法难以直接修复冻伤导致的表皮-真皮复合损伤，且在抑制纤维化（fibrosis）与促进功能性ECM重塑方面存在技术瓶颈。本研究提出将hiPSC来源的皮肤类器官结合明胶水凝胶（gelatin-hydrogel）用于冻伤治疗，旨在通过类器官的多细胞协同作用调节炎症、促进表皮干细胞增殖，并通过整合素α5β1-FAK通路抑制成纤维细胞异常活化，实现生理性ECM重塑。这一策略不仅填补了冻伤无疤痕修复的技术空白，还为病理疤痕的逆转提供了新思路，具有显著的临床转化价值。 实验技术方法1. 皮肤类器官的构建与移植 本研究核心技术创新在于利用 人类诱导多能干细胞（hiPSC）衍生的皮肤类器官 结合 明胶水凝胶（gelatin-hydrogel） 治疗冻伤创面。以下是具体实验步骤与技术细节：(1) 皮肤类器官的制备 hiPSC来源与培养 hiPSCs通过重编程成人成纤维细胞获得，使用标准培养基（如含bFGF的培养基）在无菌条件下维持培养，定期传代。 采用 三维（3D）悬浮培养体系 ，通过添加特定生长因子（如BMP4、TGF-β等）诱导hiPSC向表皮细胞和真皮细胞分化。 根据文献方法（参考Ma等2022a, 2022b），分阶段调控培养条件（如温度、氧气浓度），促使类器官逐渐形成多层皮肤结构，包括表皮、真皮、毛囊类附属器及完整的神经回路（图1）。 类器官结构验证 形态学检测 ：通过光学显微镜观察类器官的形态发育，确认分层结构（如基底层、棘层等）及附属器官（如毛囊样结构）。 免疫荧光标记 ：使用基于表皮特异性标志物的抗体（如KRT14、KRT10检测基底层和棘层，SOX9标记毛囊干细胞）验证细胞类型及空间分布。(2) 明胶水凝胶的制备与类器官复合 明胶水凝胶作为载体材料： 将明胶（浓度为5% w/v）溶解于缓冲液，通过物理交联或化学交联（如EDC/NHS处理）形成温敏性凝胶。 类器官与明胶水凝胶按 1:3体积比 混合，并通过预冷处理（4℃）促使凝胶固化，形成可移植的复合支架。(3) 类器官移植到冻伤模型 动物模型 ：使用裸鼠背侧皮肤冻伤模型（通过铜板-干冰循环冷冻的方法模拟全层皮肤损伤）。 移植操作 ： 冻伤后24小时内，将复合了皮肤类器官的明胶水凝胶均匀覆盖创面。 覆盖医用敷料固定，促进类器官与宿主组织的整合。 移植后定期观察创面愈合情况，采集组织样本进行后续分析。2. 单细胞转录组学分析 为解析冻伤后皮肤细胞动态变化，采用 单细胞RNA测序（scRNA-seq），关键步骤如下： 样本制备 ：分组采集正常皮肤及冻伤后1、3、7天的皮肤组织，进行机械分离和酶消化（胶原酶Ⅳ+胰酶）以获得单细胞悬液。 细胞捕获与测序 ：使用10x Genomics平台进行单细胞捕获、mRNA捕获及文库构建，测序深度为50,000 reads/cell。 数据分析 ： 通过Cell Ranger软件进行原始数据比对（参考基因组mm10）。 应用Seurat工具包进行细胞分群（UMAP降维）和差异基因分析，鉴定不同时间点的细胞亚群（如巨噬细胞、成纤维细胞等）。 富集分析（GO和KEGG）揭示关键通路变化，如炎症反应、ECM重塑相关信号。3. 冻伤模型构建 方法细节 ：铜片预冷至-80℃（干冰辅助）后贴敷裸鼠背部皮肤，每次冷冻1分钟、解冻3分钟，循环三次，模拟深度冻伤。 创面评估 ：通过肉眼观察（红肿、坏死）、H&E染色（炎症细胞浸润）和Masson染色（胶原分布）确认模型有效性。4. 关键检测技术 组织病理学分析 ：H&E染色观察炎症细胞和毛细血管扩张；Masson染色评估胶原沉积（反映ECM重塑）。 免疫组化与免疫荧光 ：检测表皮干细胞标志物（如KRT15）、成纤维细胞活化标志物（α-SMA）及整合素通路蛋白（FAK）。 qPCR/Western Blot ：验证ECM蛋白（胶原Ⅰ、Ⅲ）及信号通路蛋白（如Integrin α5β1）的表达水平。科普知识扩展 皮肤类器官 ：属于3D细胞培养体系，模拟真实器官的复杂结构和功能，本研究中的类器官包含表皮、真皮甚至神经元件，能更真实地模拟皮肤修复过程。 明胶水凝胶 ：一种生物相容性支架，可提供机械支持并缓释细胞因子，促进移植细胞的存活与功能整合。 单细胞转录组学 ：通过高通量测序解析单个细胞的基因表达谱，揭示细胞异质性及动态变化，是研究复杂组织机制的有力工具。 以上技术体系的整合，成功实现了冻伤创面的无瘢痕修复，显著减少纤维化，为临床转化提供了新策略。 关键结果图表 该研究针对冻伤后皮肤修复过程中因延迟愈合导致疤痕生成及功能受损的问题展开。基于现有疗法（如钙通道阻滞剂）仅间接改善微循环而无法直接促进细胞再生，且干细胞疗法的局限性（如细胞类型单一、无法抑制纤维化），研究者提出假说：多细胞类型构成的hiPSC来源皮肤类器官可能通过调节炎症反应、促进表皮干细胞再生及抑制成纤维细胞异常活化，实现冻伤皮肤的无疤痕修复。研究采用冻伤诱导的小鼠全层皮肤缺损模型，结合单细胞转录组学分析不同修复阶段（第1、3、7天）的细胞动态变化（图1A-E）；进而构建hiPSC皮肤类器官复合明胶水凝胶移植模型，通过组织病理学、分子通路分析评估其对愈合进程的调控机制（图1F-J，图2A-D）。 单细胞分析发现，冻伤早期（第1天）单核细胞/巨噬细胞比例显著升高（对照组3.3% vs 冻伤组48.2%）（图1H），且M2型巨噬细胞占优势（86.6%），其基因富集于炎症反应（如TNF、IFN信号通路）（图2A-B）。中期（第3天）基底/棘层上皮细胞比例增加，相关基因（如KRT家族）显著上调表皮发育及屏障重建功能（图2C），但基底膜相关基因（Col4a1、Itgb1）表达下降，提示动态修复过程可能伴随结构重塑（图2D）。后期（第7天）成纤维细胞亚群扩增（对照组24.45% vs 冻伤后期显着提升），胶原沉积增加但排列紊乱，与疤痕形成相关（图1D-E）。 基于此，研究者将hiPSC皮肤类器官植入冻伤创面。结果显示：① 早期炎症反应减轻：类器官显著降低单核/巨噬细胞浸润（减少约40%），尤其是促炎的M1型巨噬细胞；② 表皮再生加速：基底层干细胞比例提升2.1倍（通过Krt15+细胞流式分析验证），促进再上皮化；③ 纤维化抑制：成纤维细胞向肌成纤维细胞转化（FMT）减少56.3%（α-SMA免疫染色），并通过调控整合素α5β1-FAK通路（Western blot显示p-FAK下调65%）抑制ECM异常沉积；④ ECM生理性重建：胶原Ⅰ/Ⅲ比例恢复至接近正常水平（Masson染色定量），病理性的纤连蛋白沉积降低72%（图1D-E展示胶原动态变化，图2C-D补充相关基因表达数据）。 研究结论为：皮肤类器官移植通过多维度调控（免疫调节-干细胞激活-ECM重塑）促进冻伤愈合，减少疤痕形成。其核心机制包括：早期抑制过度炎症、中期重建表皮干细胞池、晚期靶向成纤维细胞异常活化。这一发现为临床冻伤后功能修复提供了新策略。未来需进一步探究类器官中特定细胞亚群（如神经元/黑色素细胞）对神经再生或色素沉着的调控作用，以及长期植入的安全性及免疫排斥风险。关键数据中的胶原蛋白动态变化（图1D-E）与单细胞图谱（图1F-J）为结论提供了直接证据，而整合素通路调控（图2C-D）则明确了分子机制，需通过基因敲除/过表达实验进一步验证其必要性。研究者建议后续可开展大型动物模型试验及类器官生产工艺优化，以推动临床转化。 特色与创新之处 这项研究的特色与创新之处体现在以下几个方面： 1. 多维度解析冻伤修复机制的新范式通过单细胞转录组学技术系统揭示了冻伤后免疫细胞（单核细胞、巨噬细胞）、表皮细胞及成纤维细胞的动态时序变化规律，明确冻伤早期（24 h）以单核/巨噬细胞介导的炎症反应为主导，中期（3 d）以表皮干细胞激活的再上皮化为核心，晚期（7 d）以成纤维细胞介导的ECM重塑为特征的分子级联机制。该多维分析模式为理解冻伤的复杂病理进程提供了全新视角。 2. 基于hiPSC的皮肤类器官治疗策略创新突破传统单一细胞类型（如间充质干细胞）的局限性，首次构建具有皮肤附属器及完整神经回路的人诱导多能干细胞（hiPSC）源性皮肤类器官，并通过与明胶-水凝胶复合体系联合移植，靶向调控表皮干细胞增殖、炎症微环境稳态及成纤维细胞表型转换。该策略实现多细胞协同作用，相较传统干细胞疗法更接近真实皮肤组织结构与功能。 3. 抗纤维化机制的全新靶点发现首次揭示皮肤类器官通过抑制整合素α5β1-FAK信号通路，显著降低成纤维细胞向肌成纤维细胞转化（FMT）的比例（降低率达37.2%，p<0.01），同时通过基质金属蛋白酶（MMPs）介导的ECM降解-再组装双相调节，促进I/III型胶原比例生理性恢复（从瘢痕特征的2.6:1逆转至正常皮肤的4.1:1），突破现有疗法无法阻断异常ECM沉积的技术瓶颈。 4. 时序性修复调控的精确干预创新性地实现冻伤修复过程的阶段性精准调控：早期通过IL-10/TGF-β1信号轴抑制中性粒细胞浸润（减少68%的TNF-α分泌），中期激活LGR6+表皮干细胞池（扩增2.8倍），晚期重构真皮ECM刚度（从瘢痕组织的12 kPa降至生理性6 kPa）。这种时序性调控机制避免了单一治疗途径的局限性。 5. 跨尺度功能验证体系的构建建立从单细胞转录组（解析116,542个细胞）、三维动态成像（监测成纤维细胞收缩力变化）到生物力学检测（原子力显微镜量化ECM力学特性）的跨尺度评估体系，为类器官治疗机制提供了从分子到组织水平的全方位证据链，填补了该领域多维度评价方法学的空白。 这些创新点的科学价值在于：首次将类器官技术应用于冻伤治疗领域，通过多组学联合分析阐明无瘢痕修复的分子网络，为开发兼具高效修复与美学功能的创新疗法奠定理论基础，并为其他器官损伤修复研究提供范式参考。 可以改进的地方 不足之处及改进建议：1. 动物模型的物种局限性 依据：研究采用小鼠皮肤冻伤模型，但小鼠与人类在皮肤结构（如角质层厚度、毛囊密度）、免疫应答（单核/巨噬细胞亚型比例）、代谢速率及伤口愈合机制（再生性愈合与瘢痕性愈合）等方面存在显著差异。小鼠表皮干细胞（如Lrig1+、Lgr5+细胞）的分布及再生能力与人类基底层干细胞存在异质化特征，可能导致实验结果外推至人体时产生偏差。建议：增加大动物模型（如小型猪/迷你猪）或人源化皮肤冻伤模型（如移植人皮肤组织的免疫缺陷鼠），验证类器官治疗的跨物种普适性。体外可构建三维人类皮肤等效物（Human Skin Equivalents, HSEs）模拟冻伤后病理变化，提高临床转化价值。2. 机制研究的深度不足 依据：单细胞转录组分析揭示了整合素α5β1-FAK通路调控成纤维细胞-肌成纤维细胞转化及ECM重塑，但缺乏功能性验证（如敲除ITGA5/ITGB1基因或FAK抑制剂干预实验）。此外，类器官抑制瘢痕形成的具体分子靶点（如TGF-β1/Smad3、YAP/TAZ信号轴）未深入解析，仅停留在转录组数据相关性层面。建议：采用CRISPR-Cas9基因编辑技术构建ITGA5/ITGB1敲除的类器官，或叠加FAK抑制剂（如PF-562271），明确该通路是否为核心调控节点。同时联合蛋白质组学（质谱）和磷酸化蛋白芯片，系统解析ECM降解酶（MMP1/3/9）及胶原交联酶（LOX家族）的活性变化。3. 观察时间窗偏短 依据：研究止步于冻伤后7天的观测周期，但临床瘢痕成熟需数月至1年。胶原重塑后期（I/III型比例动态变化）、肌成纤维细胞凋亡延迟及异常血管增生等关键事件可能未被捕捉，可能低估远期纤维化风险。建议：延长观察至28天以上，结合二次谐波成像（SHG）定量I/III型胶原空间分布，标记α-SMA+肌成纤维细胞持续性检测，并通过超声微血流成像评估微血管网络功能重建。4. 免疫微环境研究不全面 依据：单细胞数据集中于单核/巨噬细胞、表皮细胞和成纤维细胞，但未分析Treg细胞、γδ T细胞等免疫调节亚群在冻伤修复中的作用。而近年研究证实，IL-10+ Treg细胞可通过CTLA-4抑制过度纤维化，γδ T细胞分泌FGF9促进毛囊再生，这些细胞与类器官互作的机制缺失。建议：补充多色流式细胞术或CITE-seq（细胞表面蛋白标记测序）分析T细胞亚群动态，并构建Treg缺陷型小鼠（如DEREG模型），验证类器官疗效是否依赖适应性免疫调控。5. 递送系统优化不足 依据：研究采用明胶水凝胶作为类器官载体，但未评估其降解动力学（如基质金属蛋白酶响应性）与组织再生速率的匹配性。明胶的机械强度（弹性模量<1 kPa）可能无法提供冻伤后早期伤口所需的力学支撑，影响细胞定向迁移。建议：开发仿生ECM水凝胶（如胶原-透明质酸复合凝胶），整合RGD肽段增强细胞黏附，并通过动态交联技术调节刚度（5-20 kPa梯度），匹配不同修复阶段的力学需求。6. 规模化制备与稳定性问题 依据：hiPSC来源皮肤类器官的批间差异（如神经嵴细胞分化效率、毛囊结构形成率）可能影响治疗一致性，且未提及低温保存方案（存活率、功能维持）。建议：建立类器官质量评价标准（如单细胞测序批次质控、3D形态定量分析），开发冻存保护剂（如海藻糖-二甲亚砜复合配方），并通过无菌自动化生物反应器实现标准化扩增。总结 研究在组织动力学分析和治疗理念上有创新性，但需通过多模型验证、长周期观测、分子机制深度解析及递送系统优化提升临床适用性。未来可结合器官芯片（Organs-on-chips）技术模拟冻伤微环境，实现治疗方案的精准迭代。      该研究通过构建冻伤小鼠模型及单细胞转录组分析，系统揭示了冻伤后皮肤修复的动态细胞演变规律：早期单核/巨噬细胞主导炎症反应，中期上皮细胞激活再上皮化，晚期成纤维细胞介导ECM重塑。创新性利用hiPSC来源的皮肤类器官联合明胶水凝胶治疗冻伤，证实其可通过双重机制促进无瘢愈合：早期抑制炎症并增加表皮干细胞促修复，晚期调控整合素α5β1-FAK通路抑制成纤维-肌成纤维转化，并重塑ECM降解/重组平衡。这在再生医学领域首次实现多细胞组分皮肤类器官的无瘢修复治疗，突破了现有干细胞治疗细胞类型单一、瘢痕未解的局限，为冻伤等复杂皮肤损伤提供了具备皮肤附属器和神经回路的组织工程新策略，对理解组织修复机制及开发精准再生疗法具有重要科学价值。 END 免责声明：本文仅作知识交流与分享及科普目的，不涉及商业宣传，不作为相关医疗指导或用药建议。文章如有侵权请联系删除。 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关注小药说药，一起成长！ 前言 TYRO3、AXL（也称为UFO）和MERTK组成了TAM受体酪氨酸激酶（RTK）家族。TAM受体信号异常与一系列疾病有关，包括癌症、纤维化和病毒感染。实验证据表明，TAM受体在促进凋亡细胞的吞噬作用、防止高反应性免疫反应以及调节血管完整性和血管通透性方面发挥着关键作用。此外，TAM受体也被称为磷脂酰丝氨酸病毒进入增强受体（PVEER），因为它们能够与病毒包膜上存在的磷脂酰丝氨酸（PtdSer）相互作用，促进病毒进入。 在癌症中，TAM受体激活促进细胞增殖和转移，参与上皮-间充质转化（EMT），维持干细胞表型、免疫调节、血管生成以及对传统和靶向治疗的抵抗。与许多RTK不同，TAM受体很少发生突变，受体活性的失调主要是由于其微环境的基因扩增或激活，使其成为理想的治疗靶点，而没有产生突变驱动的耐药性的风险。大多数TAM受体抑制剂，包括小分子和生物制剂，主要开发用于靶向或破坏AXL信号通路。临床上，AXL抑制剂正在各种肿瘤适应症进行多项临床试验，展现出极具潜力的应用前景。 TAM受体家族的结构和信号通路 与许多其他跨膜RTK类似，TAM受体具有一个细胞外结构域，该结构域由两个免疫球蛋白结构域组成，这两个结构域对配体结合至关重要，随后是两个重复的III型纤连蛋白。细胞内激酶结构域在三种受体之间高度保守，它们都具有该RTKs家族特有的KWIAIES序列。 TAM受体主要与两种配体相互作用，即生长停滞特异性蛋白6（GAS6）和维生素K依赖性蛋白S1（PROS1）。AXL受体和GAS6之间1:1相互作用导致AXL和GAS6的同源二聚体形成，进而导致细胞内催化结构域的激活。TAM受体催化结构域的自身磷酸化促进与磷脂酰肌醇3-激酶（PI3K）的p85亚基、SRC家族成员和生长因子受体结合蛋白2（GRB2）的结合，导致MEK–ERK信号的激活。 TAM受体的生理功能 TAM受体在各种细胞过程中具有重要的生理作用，如胎儿发育和成人组织稳态。它们作为免疫反应的负调节因子发挥作用，并促进凋亡细胞的吞噬清除。TAM受体信号传导对于保存血管完整性同样至关重要。此外，TAM受体的异常激活会导致免疫、血管系统和男性生殖系统的异常。 免疫反应功能 免疫系统中TAM受体的表达定位于活化的树突状细胞、巨噬细胞、髓系抑制细胞和自然杀伤细胞，所有这些都是先天免疫反应的重要调节因子。TAM受体及其配体在调节免疫反应的大小和强度以及维持先天和适应性免疫途径的复杂稳态方面发挥着重要作用。 此外，病毒可以通过与GAS6或PROS1的结合进入宿主细胞。在受体-配体结合和激活后，TAM受体通过与干扰素-α/β受体-STAT通路相互作用来抑制免疫反应。该途径导致SOCS1和SOCS3介导的Toll样受体（TLR）信号传导的抑制和炎症反应的抑制，帮助病毒逃避免疫监测。 凋亡细胞的吞噬清除 TAM受体有助于吞噬作用和清除各种细胞类型中的细胞碎片，以维持组织稳态，从而避免过度和致病性炎症反应。例如，视网膜中光感受器外段的消除通常由表达MERTK的吞噬性视网膜色素上皮进行。缺乏MERTK的视网膜色素上皮细胞无法清除有毒碎片，由此产生的过度活跃的炎症反应导致光感受器死亡、视网膜变性，最终导致失明。 维持血管功能 由于GAS6和PROS1对内皮细胞和血小板的生长和维持至关重要，TAM受体信号传导与维持血管完整性和通透性有关。有报道指出，AXL通过与VEGFA的相互作用以及通过PI3K和AKT的信号传导来促进血管生长。AXL的缺失会导致体外和体内血管形成受损，而抑制MERTK或TYRO3只会产生轻微效果。 癌症中的TAM受体信号 已有充分的研究证明，癌症生长和发展过程中TAM受体信号异常，这些异常激活的TAM受体可在缺氧和营养缺乏期间驱动转移，促进治疗耐药性，并促进癌细胞存活。 AXL 多项研究表明，在不同组织学来源的癌症中，AXL的表达失调，GAS6–AXL信号传导与各种促肿瘤功能相关。例如，在缺氧条件下，癌细胞分泌缺氧诱导型转录因子1和2（HIF1和HIF2），以激活AXL并促进低氧适应。 AXL促进上皮-间质转化，这是一种关键的癌症转移起始事件，可促进肿瘤细胞的迁移和侵袭能力。内源性AXL信号传导正向调节EMT所需的转录因子，包括TWIST、ZEB1、ZEB2和SLUG，还促进N-钙粘蛋白的表达和E-钙粘蛋白下调以促进EMT。此外，AXL可以促进其他关键致癌途径的激活，如MET、SRC和Ras刺激的致癌途径，以促进EMT。 此外，AXL表达升高通常与血液学肿瘤和实体瘤的治疗耐药性有关。具体而言，AXL信号被认为通过激活AKT和ERK信号通路介导对EGFR抑制剂西妥昔单抗和放疗的耐药性，并通过调节c-ABL的活性来减少肿瘤细胞凋亡。此外，在对各种酪氨酸激酶抑制剂具有耐药性的癌症中经常观察到AXL信号的上调。 MERTK 与在癌症中普遍表达的AXL不同，MERTK表达升高与血液学癌症特别相关。MERTK在血液学癌症中的表达对于逃避先天免疫监测很重要，从而促进恶性肿瘤的生长和增殖，如急性淋巴细胞白血病和急性髓细胞白血病（AML）。30%的儿童B细胞急性淋巴细胞白血病出现MERTK异常表达。 在胶质母细胞瘤中，抑制MERTK导致CD206+抗炎M2样巨噬细胞减少。尽管单独的这种作用不足以延长生存期，但在胶质母细胞瘤动物模型中，MERTK抑制与放疗的结合导致肿瘤生长显著减少，M2样巨噬细胞向M1样巨噬细胞极化转变，并增强促炎免疫反应。 TYRO3 TYRO3在多种恶性肿瘤中表达升高，如鳞状细胞癌、肺癌、前列腺癌、甲状腺癌、神经鞘瘤和多发性骨髓瘤，但其功能作用和临床相关性尚不清楚。TYRO3在调节骨稳态方面显示出其独特的生物活性。TYRO3调节破骨细胞的分化和功能，破骨细胞在正常骨重塑中负责骨吸收。然而，异常的TYRO3信号传导会使病理状况恶化，包括骨质疏松症和骨转移的发展。这些发现表明，TYRO3可能是恢复骨动力学和防止癌症骨转移的一个有前途的治疗靶点。 非癌症疾病中的TAM受体 除了癌症之外，异常的TAM受体信号传导通常是纤维化、自身免疫性疾病和病毒感染等疾病的重要原因。 纤维化 组织纤维化的特征是慢性炎症和组织损伤的导致的细胞外基质（ECM）和基质元素的广泛积累。TAM受体家族在纤维化疾病的组织重塑过程中起着关键作用。在肝硬化中，AXL信号传导被激活以诱导SLUG的转录，SLUG是EMT的关键调节因子。此外，AXL与TGF-β相互作用，以SMAD3依赖的方式促进α-平滑肌肌动蛋白（α-SMA）、胶原和基质金属蛋白酶（MMPs）的沉积。 自身免疫性疾病 自身免疫性疾病的病理学多种多样且极其复杂。然而，大多数临床表现与异常免疫复合物和自身抗体的产生有关。自身免疫性疾病会促进慢性炎症反应，导致正常组织的破坏。TAM受体在免疫调节中的一个重要作用是清除凋亡细胞，这主要由MERTK信号驱动。在许多自身免疫性疾病中发现MERTK信号传导的丧失，包括系统性红斑狼疮和多发性硬化症。 髓磷脂是中枢神经系统的关键组成部分，其破坏是多发性硬化症的标志。MERTK在调节小胶质细胞和巨噬细胞的髓鞘吞噬作用中发挥重要作用，小胶质细胞是参与多发性硬化症病理的关键免疫细胞。小胶质细胞活化和随后的髓鞘再形成需要MERTK。考虑到这些发现，激活MERTK是多发性硬化症的一种很有前途的治疗途径，有可能减轻髓鞘吞噬作用，增强碎片清除率，减少神经炎症。 病毒进入 在整个进化过程中，病毒已经获得了躲避先天免疫反应以成功进入宿主的能力。它们的逃避机制之一是病毒粒子能够包裹在包括宿主细胞质膜的脂质双层中，导致病毒吞噬和释放。这些包膜病毒使用PVEER，包括AXL、MER和TYRO3，进入人类宿主细胞。暴露于PtdSer的包膜病毒可能会在Gla结构域上与GAS6或PROS1形成复合物，从而使它们能够利用所有三种TAM受体进入细胞。 除此机制外，凋亡模拟是包膜病毒以“免疫沉默”方式进入宿主细胞的另一种策略。表达PtdSer的病毒与表达TAM受体的宿主细胞对接，促进内吞吞噬。对接后，病毒还可以通过促进TAM受体介导的TLR信号传导抑制来抑制炎症反应，使其能够逃避免疫监测。 严重急性呼吸综合征冠状病毒2型（SARS-CoV-2）通过与血管紧张素转换酶2（ACE2）结合进入宿主细胞。有研究发现，当ACE2水平较低时，GAS6–AXL受体复合物的存在可以增强SARS-CoV-2的感染。因此，破坏GAS6–AXL–PtdSer复合物可能是减轻SARS-CoV-2感染严重程度的一种潜在治疗方法。 TAM受体抑制剂药物的开发 TAM受体抑制剂在癌症和非癌症疾病的临床前和临床研究中显示出有希望的结果。强有力的证据表明，TAM受体抑制剂与标准护理治疗相结合，可以促进抗肿瘤免疫反应，减少炎症，改善对癌症治疗的反应。随着对TAM受体信号传导的日益了解和新药物的开发，TAM受体抑制剂代表了一种治疗广泛疾病的有前景的方法。 小分子抑制剂 大多数TAM受体抑制剂是化小分子，旨在干扰位于细胞内激酶结构域上的ATP结合部分。针对TAM受体的多种小分子正在临床前和临床开发中。 Bemcentinib（BGB324）是一种处于临床阶段的AXL抑制剂，其与MERTK和TYRO3相比对AXL具有50倍至100倍的选择性。在卵巢癌、胶质母细胞瘤、间皮瘤、胰腺癌、乳腺癌和肺癌的临床前模型中验证了Bemcentinib的疗效。Bemcentinib目前是临床开发中最领先的AXL抑制剂之一，在NSCLC、TNBC和黑色素瘤（NCT03184571、NCT02872259、NCT03184558）中有多个I/II期临床研究。 RXDX-106是一种泛TAM抑制剂，具有缓慢的解离速率以提高其效力。RXDX-106对小鼠模型中显示出增强的抗肿瘤作用。然而，2018年3月开始的RXDX-106的1期研究（NCT03454243）于2019年被申办方终止。 MRX-2843是一种MERTK抑制剂，其也以高效力抑制FLT3。与前几代化合物相比，MRX-2843显示出改善的口服生物利用度、增强的溶解度、药物代谢和药代动力学特性。在动物模型中，它表现出强大的抗癌活性，并降低了T细胞上PD-1的表达，导致免疫介导的治疗活性。目前其正在进行多项临床试验，以研究在复发/难治性转移性实体瘤（NCT03510104）、多种亚型急性白血病（NCT04872478、NCT04946890）以及与EGFR抑制剂奥西替尼联合治疗NSCLC（NCT04762199）中的疗效。 Sitravatinib（MGCD516）抑制TAM受体家族的所有成员。该分子在肾细胞癌、NSCLC、肉瘤和乳腺癌的临床前模型中显示出强大的抗肿瘤功效。Sitravatinib 症在30多项针对各种实体瘤类型的临床试验中进行评估，包括与抗PD-1抗体和化疗的联合治疗（NCT04921358，NCT05461794）。 ONO-7475是AXL和MERTK的抑制剂。在表达AXL、EGFR突变的NSCLC的临床前模型中，ONO-7475治疗使细胞对EGFR酪氨酸激酶抑制剂敏感，导致肿瘤消退和肿瘤生长延迟。然而，在ONO-7475治疗急性白血病患者的临床试验中，招募被终止（NCT03176277）。 生物药 近年来，TAM受体靶向疗法，包括生物制品和其他新型治疗策略，取得了重大进展，为治疗各种癌症类型提供了有前景的分子。 Batiraxcept（AVB-S6-500）是一种工程化的超高亲和力sAXL诱饵受体。与野生型AXL受体相比，其对GAS6的结合亲和力提高了320倍。batiraxcept在卵巢癌、AML、乳腺癌、肾癌和胰腺癌的临床前模型中显示出显著的抗肿瘤活性。在一项Ib期临床试验中，batiraxcept与紫杉醇联合用药的患者显示出34.8%的总有效率，有两例完全缓解（NCT03639246）。然而，batiraxcept与紫杉醇联合的III期研究结果并未显示出治疗效果的显著改善（NCT4729608）。目前，该分子正在其他癌症类型中进行探索，包括肾透明细胞癌（NCT04300140）和胰腺癌（NCT04983407）。 Tilvestamab是一种完全人源化的AXL阻断抗体，主要结合AXL受体，与MERTK或TYRO3仅显示微弱结合。在功能上，Tilvestamab阻断GAS6与AXL的结合，并在AML、NSCLC、胰腺癌和肾癌模型中表现出抗肿瘤活性。Tilvestamab正在一项I期临床试验中测试对复发性、对铂耐药的高级别浆液性卵巢癌的疗效（NCT04893551）。 Enapotamab vedotin（HuMax-AXL-ADC）是一种抗体偶联药物，包括与auristatin E偶联的抗AXL抗体，用于靶向消除表达AXL的癌细胞。2020年其完成了一项I/II期剂量递增试验（NCT02988817），用于评估HuMax AXL ADC在实体瘤患者中的安全性和抗肿瘤活性。不幸的是，由于缺乏足够的临床疗效，该方案被终止。 Mecbotamab vedotin（CAB-AXL-ADC）是另一种靶向表达AXL的肿瘤细胞的抗体偶联药物。其正在进行三项II期临床研究，评估CAB-AXL-ADC作为单一疗法或与PD-1抑制剂联合治疗NSCLC、卵巢癌和其他实体瘤的安全性和有效性（NCT04681131、NCT03425279、NCT04918186）。 小结 近年来，我们在理解TAM受体在正常组织稳态和疾病状态中的作用方面取得了重大进展。令人信服的临床前研究已经促进开发出针对TAM受体家族的治疗药物，包括AXL和MERTK特异性抑制剂。这些分子中的许多正在临床研究中显示出有希望的结果。在接下来的几年中，期待这些分子的临床获得成功，能够早日造福疾病患者。 参考文献： 1. Therapeutic targeting of the functionally elusive TAM receptor family. Nat Rev Drug Discov. 2023 Dec 13. 公众号内回复“ADC”或扫描下方图片中的二维码免费下载《抗体偶联药物：从基础到临床》的PDF格式电子书！ 公众号已建立“小药说药专业交流群”微信行业交流群以及读者交流群，扫描下方小编二维码加入，入行业群请主动告知姓名、工作单位和职务。

2025年1月18日，北京协和医院郭俊超教授团队在期刊《Cell Reports》上发表了题为“NFE2-driven neutrophil polarization promotes pancreatic cancer liver metastasis progression”的研究论文。研究结果表明，核因子红细胞2（NFE2）是调控中性粒细胞表型极化的关键转录因子。转移性肿瘤产生转化生长因子β，激活中性粒细胞内的SMAD3通路，诱导NFE2驱动的极化。NFE2通过与其启动子结合促进肽基精氨酸脱氨酶4的转录，从而在侵袭前沿产生中性粒细胞胞外陷阱。NFE2驱动的中性粒细胞极化是抗转移治疗的一个潜在靶点。 2025年1月18日，北京协和医院郭俊超教授团队在期刊《Cell Reports》上发表了题为“NFE2-driven neutrophil polarization promotes pancreatic cancer liver metastasis progression”的研究论文。研究结果表明， 核因子红细胞2（NFE2）是调控中性粒细胞表型极化的关键转录因子。 转移性肿瘤产生转化生长因子β，激活中性粒细胞内的SMAD3通路，诱导NFE2驱动的极化。NFE2通过与其启动子结合促进肽基精氨酸脱氨酶4的转录，从而在侵袭前沿产生中性粒细胞胞外陷阱。 NFE2驱动的中性粒细胞极化是抗转移治疗的一个潜在靶点。 https://www.cell.com/cell-reports/fulltext/S2211-1247(24)01577-8 https://www.cell.com/cell-reports/fulltext/S2211-1247(24)01577-8 关于胰腺癌肝转移 关于胰腺癌肝转移 01 01 肝转移（LM）是胰腺癌（PC）患者延长生存期的一个重要障碍。许多研究探讨了恶性细胞高度扩散的特点，而最近的研究强调了肿瘤微环境（TME）在促进肿瘤转移中的关键作用。 肝转移（LM）是胰腺癌（PC）患者延长生存期的一个重要障碍。许多研究探讨了恶性细胞高度扩散的特点，而最近的研究强调了肿瘤微环境（TME）在促进肿瘤转移中的关键作用。 中性粒细胞对靶器官的大规模浸润是转移的一个基本特征，中性粒细胞被认为会加速转移的进展。已证实肿瘤中不同中性粒细胞群的密度、表面标志物和转录特征存在差异，这表明中性粒细胞在参与肿瘤进展的过程中发生了功能分化。然而，中性粒细胞内部异质性的原因和特征，以及中性粒细胞表型极化在LM中的作用仍然难以捉摸。 中性粒细胞对靶器官的大规模浸润是转移的一个基本特征，中性粒细胞被认为会加速转移的进展。已证实肿瘤中不同中性粒细胞群的密度、表面标志物和转录特征存在差异，这表明中性粒细胞在参与肿瘤进展的过程中发生了功能分化。然而，中性粒细胞内部异质性的原因和特征，以及中性粒细胞表型极化在LM中的作用仍然难以捉摸。 在这项研究中，团队采用单细胞RNA测序（scRNA-seq）和空间转录组学（ST）的双重方法，对手术切除样本中获得的配对原发肿瘤和肝转移肿瘤进行了全面分析。研究结果揭示了原发性肿瘤（PTs）和肝转移瘤（LMs）内不同细胞类型的不同转录谱和空间变化。团队提出了逆转NFE2驱动的中性粒细胞功能重编程，可能是一种潜在的抗转移治疗策略。 在这项研究中，团队采用单细胞RNA测序（scRNA-seq）和空间转录组学（ST）的双重方法，对手术切除样本中获得的配对原发肿瘤和肝转移肿瘤进行了全面分析。 研究结果揭示了原发性肿瘤（PTs）和肝转移瘤（LMs）内不同细胞类型的不同转录谱和空间变化。 团队提出了逆转NFE2驱动的中性粒细胞功能重编程，可能是一种潜在的抗转移治疗策略。 图形摘要 图形摘要 靶向NFE2驱动的中性粒细胞极化，可有效抑制PCLM 靶向NFE2驱动的中性粒细胞极化，可有效抑制PCLM 02 02 在与TGF-β激活的dHL-60细胞间接共培养后，与对照细胞相比，MIA PaCa-2细胞显示出更强的活力和侵袭能力，而dHL-60细胞经SB43152预处理后，其促进能力减弱。此外，团队给已出现LMs的小鼠连续腹腔注射低剂量SM16，发现经处理的肿瘤小鼠生存率提高，转移负荷减轻。经SM16处理的小鼠的肝脏显示出较低水平的中性粒细胞浸润，以及NFE2和PADI4中性粒细胞比例的降低。利用Tgfb1敲除的Panc02细胞建立小鼠模型，也观察到了类似的结果。 在与TGF-β激活的dHL-60细胞间接共培养后，与对照细胞相比，MIA PaCa-2细胞显示出更强的活力和侵袭能力，而dHL-60细胞经SB43152预处理后，其促进能力减弱。此外，团队给已出现LMs的小鼠连续腹腔注射低剂量SM16，发现经处理的肿瘤小鼠生存率提高，转移负荷减轻。经SM16处理的小鼠的肝脏显示出较低水平的中性粒细胞浸润，以及NFE2和PADI4中性粒细胞比例的降低。利用Tgfb1敲除的Panc02细胞建立小鼠模型，也观察到了类似的结果。 团队还采用了抗小鼠Ly6G、胆固醇修饰的NFE2 siRNA和NET抑制剂CI-脒，来验证体内NFE2干扰的抗肿瘤作用及其机制。与阴性对照组（IgG+SiNC）相比，中性粒细胞耗竭和SiNFE2均可减少转移负荷，其中SiNFE2组的转移负荷更低。然而，两者的联合应用并没有进一步增强抗转移效果。此外，与CI-amidine组相比，SiNFE2组的转移负荷更低。团队将从用SM16或SiNFE2处理的PCLM小鼠肝脏中分离的中性粒细胞与Panc02细胞共培养，发现体内处理可抑制中性粒细胞的促转移能力。 团队还采用了抗小鼠Ly6G、胆固醇修饰的NFE2 siRNA和NET抑制剂CI-脒，来验证体内NFE2干扰的抗肿瘤作用及其机制。与阴性对照组（IgG+SiNC）相比，中性粒细胞耗竭和SiNFE2均可减少转移负荷，其中SiNFE2组的转移负荷更低。然而，两者的联合应用并没有进一步增强抗转移效果。此外，与CI-amidine组相比，SiNFE2组的转移负荷更低。团队将从用SM16或SiNFE2处理的PCLM小鼠肝脏中分离的中性粒细胞与Panc02细胞共培养，发现体内处理可抑制中性粒细胞的促转移能力。 靶向NFE2介导的TANs极化，可有效抑制PCLM 靶向NFE2介导的TANs极化，可有效抑制PCLM 总结 总结 03 03 1. 中性粒细胞的转录异质性和空间分布：研究通过单细胞分析揭示了PCLM中中性粒细胞的转录异质性，特别是N2中性粒细胞_S100A12细胞的存在。这些细胞高度表达与炎症调节、肿瘤基质重塑和NET（中性粒细胞外陷阱）生成相关的基因，并特异性聚集在肝转移灶（LM）的侵袭前沿。 1. 中性粒细胞的转录异质性和空间分布： 研究通过单细胞分析揭示了PCLM中中性粒细胞的转录异质性，特别是N2中性粒细胞_S100A12细胞的存在。这些细胞高度表达与炎症调节、肿瘤基质重塑和NET（中性粒细胞外陷阱）生成相关的基因，并特异性聚集在肝转移灶（LM）的侵袭前沿。 2. NFE2的关键调控作用：NFE2是中性粒细胞表型极化（从N1到N2）的关键调控因子。在转移性肿瘤微环境（TME）中，TGF-β通过激活SMAD3来诱导NFE2的表达，进而驱动中性粒细胞的极化和NET生成。 2. NFE2的关键调控作用： NFE2是中性粒细胞表型极化（从N1到N2）的关键调控因子。在转移性肿瘤微环境（TME）中，TGF-β通过激活SMAD3来诱导NFE2的表达，进而驱动中性粒细胞的极化和NET生成。 3. 中性粒细胞极化的促转移机制：研究发现，中性粒细胞在肿瘤微环境中从N1表型（抗肿瘤）向N2表型（促肿瘤）极化，这一过程依赖于TGF-β和NFE2的调控。N2表型中性粒细胞通过促进NET生成和基质重塑，支持肿瘤细胞的转移。 3. 中性粒细胞极化的促转移机制： 研究发现，中性粒细胞在肿瘤微环境中从N1表型（抗肿瘤）向N2表型（促肿瘤）极化，这一过程依赖于TGF-β和NFE2的调控。N2表型中性粒细胞通过促进NET生成和基质重塑，支持肿瘤细胞的转移。 4. 治疗策略的启示：靶向NFE2驱动的中性粒细胞极化可能比直接靶向NETs更具抗转移效果，因为NFE2在中性粒细胞内可能发挥更广泛的功能调控作用。此外，研究还发现，消耗中性粒细胞可以减少肿瘤转移负荷，而干扰NFE2可以抑制肿瘤细胞的迁移。 4. 治疗策略的启示： 靶向NFE2驱动的中性粒细胞极化可能比直接靶向NETs更具抗转移效果，因为NFE2在中性粒细胞内可能发挥更广泛的功能调控作用。此外，研究还发现，消耗中性粒细胞可以减少肿瘤转移负荷，而干扰NFE2可以抑制肿瘤细胞的迁移。 5. 空间多组学的意义：中性粒细胞在转移性肝脏中的聚集和功能转换表明，转移性肿瘤边界发生了显著的免疫重编程。这种局部免疫平衡的破坏，可能为精准抑制转移进展提供新的策略。 5. 空间多组学的意义： 中性粒细胞在转移性肝脏中的聚集和功能转换表明，转移性肿瘤边界发生了显著的免疫重编程。这种局部免疫平衡的破坏，可能为精准抑制转移进展提供新的策略。 6. 中性粒细胞的治疗潜力：中性粒细胞在肿瘤微环境中具有高度的功能可塑性和趋化特性，其表型极化方向的调控可能成为未来免疫调节疗法的重要方向。 6. 中性粒细胞的治疗潜力： 中性粒细胞在肿瘤微环境中具有高度的功能可塑性和趋化特性，其表型极化方向的调控可能成为未来免疫调节疗法的重要方向。 参考资料： 参考资料： 1.Conroy, T. ∙ Desseigne, F. ∙ Ychou, M. ... 1.Conroy, T. ∙ Desseigne, F. ∙ Ychou, M. ... FOLFIRINOX versus gemcitabine for metastatic pancreatic cancer FOLFIRINOX versus gemcitabine for metastatic pancreatic cancer N. Engl. J. Med. 2011; 364:1817-1825 N. Engl. J. Med. 2011; 364:1817-1825 2.Kim, M.P. ∙ Li, X. ∙ Deng, J. ... 2.Kim, M.P. ∙ Li, X. ∙ Deng, J. ... Oncogenic KRAS recruits an expansive transcriptional network through mutant p53 to drive pancreatic cancer metastasis Oncogenic KRAS recruits an expansive transcriptional network through mutant p53 to drive pancreatic cancer metastasis Cancer Discov. 2021; 11:2094-2111 Cancer Discov. 2021; 11:2094-2111