Cell Host & Microbe | CRC治疗新危机！消化链球菌仗“ERBB2-MAPK”势欺RTK抑制剂

2024年7月，香港中文大学黄子隽、于君教授团队在Cell Host & Microbe杂志在线发表了题为“Peptostreptococcus stomatis promotes colonic tumorigenesis and receptor tyrosine kinase inhibitor resistance by activating ERBB2-MAPK”的研究论文，揭示了P.stomatis通过其表面蛋白果糖-1，6-二磷酸醛缩酶（FBA），直接与结直肠癌（CRC）细胞表面受体整合素α6/β4（integrin α6/β4）相结合，导致通路ERBB2-MAPK的异常激活，从而引发受体酪氨酸激酶（Receptor tyrosine kinase，RTK）抑制剂耐药。

P.stomatis作为口腔内一种常见的革兰氏阳性厌氧菌，常与牙周炎、根管感染等牙周疾病相关。随着微生物研究的发展，有研究发现相较于健康人群，P.stomatis丰度在结直肠癌患者中明显较高，这表明该细菌与癌症存在千丝万缕的联系。但P.stomatis影响结直肠癌发生发展的机理尚未明确。

RTK是最大的一类酶联受体，它既是生长因子的受体，也是能够催化下游通路靶蛋白发生磷酸化的酶。正常情况下，生长因子-RTK介导的细胞信号通路参与正常细胞的生理功能；但是，当肿瘤发生时这种通路也能够促进肿瘤的发生发展。目前，市面已经研发出多款针对RTK，用于治疗肿瘤的RTK抑制剂，并取得不错的效果。

那么当P.stomatis与RTK相关通路碰在一起时，二者又会演绎怎样的故事？

P.stomatis促进小鼠CRC发生

作者首先构建两种CRC小鼠模型并通过灌胃给予P.stomatis，发现其能显著促进小鼠CRC的发生发展。同时，当使用P.stomatis与CRC细胞共培养时，也可以明显促进肿瘤细胞增殖，但对于正常肠上皮细胞无影响。以上研究结果证明了P.stomatis能够促进小鼠CRC的发展。

P.stomatis促进CRC细胞增殖

为了P.stomatis研究是否对CRC细胞有直接作用，作者使用P.stomatis，分别与CRC细胞和结肠正常上皮细胞进行共培养研究，并使用流式细胞术进行检测，发现P.stomatis能够显著抑制CRC细胞凋亡而对正常上皮细胞无影响。同时使用CRC患者来源类器官与P.stomatis共培养，发现显著促进肠道类器官生长，与此同时，使用HE染色和Western-blot对小鼠肿瘤组织进行检测，检测结果表明灌胃给予P.stomatis小鼠肿瘤细胞增殖显著上升，凋亡下降。综上，证明了P. stomatis在体外和体内促进CRC细胞增殖。

P.stomatis通过其表面蛋白FBA与CRC细胞相互作用

接下来，作者对于P.stomatis和CRC细胞二者的作用机制进行探究，使用原位杂交技术发现P.stomatis黏附在小鼠结肠上。同时，使用扫描电镜和透射电镜对与CRC细胞进行共培养的P.stomatis观察，观察结果表明P.stomatis不仅依附于CRC细胞表面，还可以侵入CRC细胞内部。因此，作者接下来探究P.stomatis黏附和侵入CRC细胞机制，通过Far-Western以及Pull-Down实验发现，P.stomatis可通过自身表面FBA蛋白与CRC相互作用，并黏附于CRC细胞表面。综上，证明P.stomatis通过其表面蛋白FBA与CRC细胞相互作用。

P.stomatis通过表面FBA结合CRC细胞上的整合素α6/β4

为了鉴定P.stomatis表面FBA的CRC细胞受体，作者使用过表达GST标签的FBA进行过Pull-Down实验，发现FBA与CRC细胞上整合素α6/β4结合。作者在两种CRC细胞系中使用IP和Pull-Down进行验证，并且通过MST技术发现二者具有较强亲和力。基于以上研究结果，作者推测P.stomatis黏附和侵入CRC细胞需要借助FBA与整合素α6/β4的结合。随后，作者敲低整合素表达，发现P.stomatis黏附和侵入CRC细胞的能力下降。以上研究结果表明P.stomatis通过FBA结合整合素α6/β4进而粘附和侵入CRC细胞。

FBA与整合素α6/β4进而激活ERBB2-RAS-MAPK信号传导

已有报道表明整合素α6/β4与生长受体信号具有协同传导作用。作者接下来探究FBA与整合素α6/β4结合后对于CRC细胞通路影响。使用RNA测序技术发现上调基因显著富集于RAS-MAPK通路。作者推测FBA与整合素α6/β4结合后，促进RTK激活进而促进下游信号转导。为了验证此猜想，作者使用HE染色和Western-Blot技术，在细胞和组织水平上验证了在FBA与整合素α6/β4结合后，促进ERBB2的磷酸化，进而促进RAS-MAPK通路激活并导致相关蛋白磷酸化水平升高。以上研究结果表明P.stomatis表面FBA与整合素α6/β4结合，并促进ERBB2磷酸化，进而导致下游RAS-MAPK通路活化。

P.stomatis激活ERBB2-MAPK通路导致RTK抑制剂耐药

ERBB2异常激活绕过EGFR促进MAPK信号传导，导致CRC产生RTK抑制剂耐药性。作者推测，P.stomatis激活ERBB2-MAPK通路同样会导致RTK抑制剂耐药。为了验证此猜想，作者将P.stomatis与CRC细胞共培养，并给予EGFR单抗和RAS蛋白抑制剂，发现对CRC细胞杀伤作用减弱；P.stomatis与CRC患者类器官共培养也发现类似耐药现象。研究结果表明P.stomatis激活ERBB2-MAPK通路导致RTK抑制剂耐药。随后，作者在动物水平灌胃给予P.stomatis，并分别联用EGFR单抗和RAS蛋白抑制剂，发现P.stomatis促进ERBB2-MAPK通路传导，促进CRC发生进展以及导致CRC耐药。

P.stomatis诱导AOM-DSS小鼠模型产生RTK耐药

最后，作者构建小鼠原位自发结直肠癌模型，灌胃给予P.stomatis并联合EGFR受体抑制剂，发现P.stomatis激活ERBB2-MAPK通路传导，进一步促进CRC发生进展、抑制CRC细胞凋亡以及导致CRC对RTK抑制剂耐药。

本文创新性的发现在结直肠癌细胞系和小鼠动物模型中，P.stomatis通过其表面FBA与CRC细胞上整合素α6/β4相互作用导致P.stomatis黏附于CRC细胞上并上调ERBB2-MAPK致癌信号通路传导，进而导致CRC对于RTK抑制剂耐药。作者揭示了P.stomatis作为CRC患者体内重要的致癌病原体，并且可能在未来作为CRC治疗的潜在干预靶点。

原文链接：https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/39059397/

撰稿 | 赖长杰

编辑 | 陈蓦珊

参考文献

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