肿瘤微环境中的癌症相关成纤维细胞（CAFs）如何通过多种信号通路影响肿瘤的进展还不清楚，特别是关注了Dickkopf-3（DKK3）在调控CAFs的促肿瘤行为中的作用。CAFs是肿瘤基质中的一个重要组成部分，它们在肿瘤的进展、转移和治疗反应中扮演着关键角色。发现DKK3在乳腺癌、结直肠癌和卵巢癌等多种癌症的肿瘤基质中表达上调，并与肿瘤的侵袭性行为相关联。
研究简介
本研究的结果显示，DKK3是热休克因子1（HSF1）的一个效应分子，它通过调节CAFs的促肿瘤行为在体外和体内发挥作用。DKK3能够同时激活β-catenin和YAP/TAZ信号通路，其中YAP/TAZ的激活对于DKK3诱导的肿瘤促进表型是必需的，而β-catenin在CAF介导的细胞外基质重塑、癌细胞生长和侵袭中的作用则不那么关键。研究进一步揭示了DKK3在CAFs中通过经典的Wnt信号通路发挥作用，通过干扰负调控因子Kremen和增加细胞表面LRP6的水平来实现。这些发现揭示了HSF1、Wnt信号和YAP/TAZ之间在肿瘤促进性CAFs生成中的意外联系。
首先通过分析正常和癌组织中的基质基因表达，发现DKK3基因和蛋白表达在多种癌症（包括乳腺癌、结直肠癌和卵巢癌）的肿瘤基质中显著上调。特别是在ER阴性乳腺癌中，DKK3蛋白水平的增加与疾病的侵袭性有关，并且与预后不良相关。此外，研究还发现DKK3的表达与CAF标记物的表达呈正相关，支持DKK3与CAFs之间的联系。
为了探究DKK3在CAFs中的作用机制，分析了可能结合DKK3启动子的转录因子，并发现HSF1是唯一能够在扰动实验中正向调节DKK3表达的因子。HSF1是一种能够在氧化应激、营养剥夺和蛋白质错误折叠等肿瘤微环境中常见的应激条件下被激活的转录因子。通过沉默HSF1的表达，发现CAFs中Dkk3 mRNA和蛋白表达减少，且HSF1活性与人类肿瘤基质中DKK3基因表达强烈相关。通过染色质免疫沉淀实验，进一步证实了HSF1与DKK3基因的启动子和增强子区域的结合在CAFs中增加。
在功能研究方面，沉默Dkk3表达的CAFs在胶原凝胶收缩能力、胶原纤维的厚度和基质刚度方面均受到影响，这表明DKK3对CAFs的基质重塑能力至关重要。此外，DKK3的表达对于CAFs促进癌细胞的侵袭和生长也至关重要。还发现，DKK3在CAFs中的作用不依赖于其分泌功能，因为无论是分泌型DKK3还是非分泌型DKK3的CAFs在癌细胞增殖和运动方面都没有显著差异。
在体内实验中，与野生型CAFs共注射的癌细胞形成的肿瘤生长速度明显快于与Dkk3敲除CAFs共注射的癌细胞，这表明DKK3在CAFs的肿瘤促进活动中起着关键作用。组织学分析显示，与WT-CAF或KO-REC-CAF共注射的肿瘤呈现出高级别肿瘤的典型形态和侵袭表型，而与KO-CAF共注射的肿瘤则呈现出更分化的架构。此外，研究还发现DKK3能够增强Wnt/β-catenin和YAP/TAZ信号通路，这些信号通路在CAFs中起着关键作用。
进一步探讨了DKK3如何调节YAP/TAZ。他们发现DKK3并不影响YAP/TAZ功能的关键调节因子MST1/2和LATS激酶的表达，但DKK3的缺失会影响β-catenin和YAP/TAZ蛋白的稳定性。进一步的分析显示，Dkk3敲除会降低细胞表面LRP6的水平，这表明DKK3可能通过影响LRP5/6来调节YAP/TAZ活性和CAF功能。研究还发现，DKK3能够通过干扰Kremen1/2来增强Wnt信号，这是DKK3家族成员中一个不同寻常的发现，因为DKK3不与LRP5/6结合，因此不能像其他DKK家族成员那样在Wnt信号中发挥拮抗作用。相反，DKK3通过干扰Kremen来增强Wnt信号，这可能是通过增加LRP6的细胞表面水平来实现的。
原文链接：
https://doi.org/10.1038/s41467-018-07987-0
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