SCUBE2

引言 成纤维细胞在组织中维持细胞外基质（ECM）的结构，在组织损伤后，会出现新的成纤维细胞亚群，这些细胞在组织修复中起重要作用，但在慢性疾病中可能导致病理性纤维化【1-3】。促纤维化成纤维细胞具有高表达α-SMA的特征，最新的研究发现CTHRC1是更特异的标志物，可以用于识别在肺纤维化和其他纤维化疾病中产生高水平ECM蛋白的成纤维细胞【4, 5】。然而，驱动纤维化疾病的成纤维细胞来源仍存在争议。目前，大量的纤维化组织scRNA-seq数据否定了来自其他组织和细胞的可能性。同样利用scRNA-seq的研究发现在健康组织中存在不同转录特征和解剖位置的多种成纤维细胞亚群，谱系追踪认为促纤维化成纤维细胞可能起源于高表达Pi16的外膜成纤维细胞；然而另一项研究则发现肺泡损伤反应中主要是来源于肺泡成纤维细胞。由于损伤诱导的促纤维化成纤维细胞的来源和功能仍不清楚，因此不同亚群在健康和受损组织中的特定功能需要渗入研究。 近日，来自美国加州大学旧金山分校的Dean Sheppard课题组在Nature上发表了研究论文Alveolar fibroblast lineage orchestrates lung inflammation and fibrosis。在本研究中，作者通过scRNA-seq和谱系追踪探究了健康肺部和肺损伤后肺泡成纤维细胞的命运和作用，提供了详细的区分肺泡成纤维细胞亚群的标志物。 之前报道的标记肺成纤维细胞的标志物无法充分区分健康肺中存在的多个成纤维细胞亚群，这些亚群在肺泡、外膜和支气管周围区域具有不同的定位。为了特异性标记肺泡成纤维细胞，作者首先研究了仅在定位于肺泡区域的成纤维细胞亚群中表达的Scube2作为特异性标记物的可能性。通过将Scube2-creER小鼠与报告小鼠杂交，进行谱系分析和全肺成像等方法，作者发现Scube2可以用于特异性标记肺泡成纤维细胞。研究发现，标记的肺泡成纤维细胞主要集中在肺泡区域，并与肺泡2型（AT2）上皮细胞紧密相邻，这些标记的肺泡成纤维细胞在支持AT2上皮细胞生长方面起重要作用。在肺部受到通过博来霉素引起的损伤时，消除这些成纤维细胞会导致更严重的炎症反应，IL-17a炎症细胞因子水平升高，加剧体重下降和死亡率。这些结果表明，肺泡成纤维细胞在保持上皮稳态和肺损伤后防止过度炎症反应方面起着关键作用。 接下来，作者利用scRNA-seq分析了肺损伤后肺泡成纤维细胞的命运。研究发现，在肺损伤后出现了四种新的成纤维细胞亚群：纤维化成纤维细胞（高表达与病理性细胞外基质相关的基因）；炎症性成纤维细胞（表达趋化因子和炎症相关基因）；应急激活成纤维细胞（表达细胞周期停滞和应激相关基因）以及增殖成纤维细胞（与细胞增殖相关的基因表达增加）。在肺损伤后，炎症性成纤维细胞在早期被诱导分化，稍后出现纤维化成纤维细胞，并且炎症性成纤维细胞可能是其前体。重要的是，作者发现炎症细胞因子IL-1β可以在体外诱导炎症性成纤维细胞标志物表达，而TGFβ1可以促进纤维化成纤维细胞的形成。 随后，作者通过分析人类肺组织scRNA-seq数据来验证在小鼠中的这些发现。他们鉴定了两个之前未被识别的炎症相关成纤维细胞亚群，这些细胞亚群在特发性肺纤维化（IPF）和硬皮病样本中非常常见。并且，确定了纤维化成纤维细胞可以用COL1A1和CTHRC1标记，主要在纤维化病灶中富集；炎症性成纤维细胞亚群1标记为SFRP2和CCL2，主要位于纤维化病灶附近；另外一种炎症性成纤维细胞亚群2标记为SFRP4和CXCL14，主要在纤维化病灶的间质侧。这些结果表明，人类肺中存在类似于小鼠的肺泡、炎症和纤维化成纤维细胞的变化过程。 文章的最后，作者进一步对CTHRC1+纤维化成纤维细胞肺损伤后的作用进行研究。研究发现，在肺损伤后CTHRC1+成纤维细胞出现在肺泡区域，并与新的胶原沉积区紧密相连。这些细胞具有很强的迁移能力，能够穿过基底膜进入肺泡腔，并在损伤区域形成新的纤维化病灶。通过消除CTHRC1+成纤维细胞，可以显著减少肺纤维化的程度。因此，CTHRC1+成纤维细胞在肺损伤后的新生纤维化中起着重要作用。此外，通过敲除TGFβ的受体Tgfbr2来阻断TGFβ信号，作者还发现TGFβ信号是肺纤维化过程中纤维化成纤维细胞形成的核心驱动因素，并且在抑制成纤维细胞驱动的炎症反应中也发挥着重要作用。 总的来说，这篇文章揭示了肺泡成纤维细胞谱系在维持正常肺泡稳态和协调肺损伤后纤维化过程中的多重作用，阐明了肺损伤使促纤维化成纤维细胞的发展轨迹，为肺纤维化的治疗目标提供新的见解。 参考文献 1. Plikus, M. V. et al. Fibroblasts: origins, definitions, and functions in health and disease. Cell 184, 3852–3872 (2021). 2. Hinz, B. & Lagares, D. Evasion of apoptosis by myofibroblasts: a hallmark of fibrotic diseases. Nat. Rev. Rheumatol. 16, 11–31 (2020). 3. Henderson, N. C., Rieder, F. & Wynn, T. A. Fibrosis: from mechanisms to medicines. Nature 587, 555–566 (2020). 4. Buechler, M. B. et al. Cross-tissue organization of the fibroblast lineage. Nature 593, 575–579 (2021). 5. Tsukui, T. et al. Collagen-producing lung cell atlas identifies multiple subsets with distinct localization and relevance to fibrosis. Nat. Commun. 11, 1920 (2020). https://doi.org/10.1038/s41586-024-07660-1 责编|探索君 排版|探索君 文章来源|“BioArt” End 往期精选 围观 一文读透细胞死亡(Cell Death) | 24年Cell重磅综述（长文收藏版） 热文 Cell | 是什么决定了细胞的大小？ 热文 Nature | 2024年值得关注的七项技术 热文 Nature | 自身免疫性疾病能被治愈吗？科学家们终于看到了希望 热文 CRISPR技术进化史 | 24年Cell综述

这项研究阐明了SCUBE2调控乳腺癌骨转移的新机制，并支持了其在临床诊断中的意义以及靶向SCUBE2的骨转移治疗策略。而SCUBE2在LBC中的特异表达以及其功能对成骨细胞的依赖性，解释了LBC的骨转 乳腺癌位列女性新发癌症之首，发生远端转移是造成乳腺癌高死亡率的主要原因。乳腺癌的转移器官有骨、肝、脑、肺等，其中骨是最常见的转移位点。临床发现乳腺癌转移有明显的器官倾向性，骨转移主要发生在雌激素受体（ER）阳性的管腔型乳腺癌（LBC）中。与其他亚型相比，LBC整体预后较好，向内脏器官的转移风险较低，却极易发生骨转移，导致这种倾向性的机制并不清晰。 目前大多数乳腺癌骨转移研究基于三阴型乳腺癌模型展开，关注的是由破骨细胞介导的晚期溶骨性骨转移，但相应的药物并未取得较好的临床疗效。报导的骨转移促进因子，如CXCR4、MMP1、IL6等，也在三阴乳腺癌中表达上调，无法解释LBC的骨转移倾向性。 2023年5月4日，中国科学院上海营养与健康研究所胡国宏研究组联合山东大学齐鲁医院杨其峰教授，在 Cell Research 期刊发表了题为：SCUBE2 mediates bone metastasis of luminal breast cancer by modulating immune-suppressive osteoblastic niches 的最新研究成果，该研究阐明了分泌蛋白SCUBE2在乳腺癌骨转移过程中的作用、机理及临床应用价值。 该研究表明，肿瘤分泌的SCUBE2是介导管腔型乳腺癌（LBC）骨转移倾向性的重要因子，可作为乳腺癌骨转移风险的血清学标记和骨转移治疗的新靶点。 研究团队首先基于大规模公开临床数据分析，筛选得到在LBC中特异性表达上调的分泌蛋白SCUBE2，并在多种小鼠模型中验证了SCUBE2对骨转移的促进功能。机制研究表明SCUBE2受到LBC细胞中特异性激活的ER信号调控，并通过促进肿瘤细胞释放SHH，激活成骨前体细胞中Hedgehog信号，从而诱导成骨分化。成骨细胞大量释放COL1，通过COL1-LAIR1-SHP1轴抑制NK细胞的激活，从而解除NK细胞对癌细胞的免疫监视。使用FDA批准的Hedgehog信号抑制剂Sonidegib可以显著抑制乳腺癌骨转移的发生。此外，研究团队还开发了一株SCUBE2中和抗体，该抗体可显著阻断SCUBE2的功能，在多个乳腺癌骨转移模型中均表现出良好的骨转移治疗效果。 SCUBE2调控免疫抑制性成骨细胞及乳腺癌骨转移的功能机制图 综上，这项研究阐明了SCUBE2调控乳腺癌骨转移的新机制，并支持了其在临床诊断中的意义以及靶向SCUBE2的骨转移治疗策略。而SCUBE2在LBC中的特异表达以及其功能对成骨细胞的依赖性，解释了LBC的骨转移倾向性。 中国科学院上海营养与健康研究所博士后吴秋瑶为论文第一作者。中国科学院上海营养与健康研究所胡国宏研究员和山东大学齐鲁医院杨其峰教授为共同通讯作者。该工作得到了复旦大学肿瘤医院邵志敏教授和江一舟教授，以及中国科学院上海营养与健康研究所秦骏研究员的合作支持。研究项目得到了科技部、国家自然科学基金委、中国科学院和上海市科委的资助，以及上海营养与健康研究所所级中心公共技术平台的支持。