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撰文丨nagashi 编辑丨王多鱼 排版丨水成文 世界卫生组织国际癌症研究机构（IARC）于今年年初发布的最新评估数据显示【1】，2022年，全球癌症新增病例1996万例，全球癌症死亡病例974万例，大约五分之一的男性或女性一生中会患上癌症，而大约九分之一的男性和十二分之一的女性会死于癌症。而我国是名副其实的全球癌症第一大国，2022年癌症新增病例约480万（占全球总数的24%），癌症死亡病例约260万（占全球总数的26.7%）。 在众多癌症类型中，胰腺导管腺癌（PDAC，胰腺癌的最主要类型）特别值得关注，它是最致命的癌症之一，5年生存率低于10%，中位生存时间小于6个月【2】。到2024年，PDAC已成为癌症相关死亡的第三大原因【1】。 缺乏可靠的早期诊断生物标志物、高度异质性的肿瘤微环境（TME）以及对几乎所有现有治疗方法的顽强抵抗，是PDAC患者预后不良的主要原因。令人遗憾的是，长期以来，关于PDAC癌细胞与基质细胞之间相互信号传递的蛋白质组水平的功能信息在很大程度上是缺失的，这也严重影响了PDAC的预防诊断和治疗。 2024年11月，南方科技大学田瑞军、华中科技大学同济医学院附属同济医院秦仁义、中国科学院分子细胞科学卓越创新中心高栋等人在国际顶尖学术期刊 Nature 上发表了题为：Clinical functional proteomics of  intercellular signalling in pancreatic cancer 的研究论文。 该研究开发了一种多维蛋白质组学策略——TMEPro。这是一种普遍适用的临床功能蛋白质组学策略，同时也是一个全面资源，以帮助更好地理解PDAC肿瘤微环境和促进发现PDAC的新型诊断标志物和治疗靶点。 肿瘤微环境（TME）是癌症的一个重要标志。值得注意的是，PDAC具有一种非典型的、高度间质性的TME，富含许多非恶性基质细胞和广泛的细胞外基质（ECM）成分，促进肿瘤的的增殖、转移和耐药。 近年来，基于质谱（MS）的蛋白质组学在研究胰腺癌中具有时空分辨率的信号转导而越来越受欢迎。此前有研究表明，致癌KRAS通过GAS6-AXL和IGF1-IGF1R等信号轴驱动胰腺星状细胞（PSC）和胰腺癌细胞（PCC）之间的相互信号传导，以调节共培养系统中PCC的增殖和凋亡。 PDAC的全面蛋白质组学和基因组特征揭示了蛋白质表达、翻译后修饰和基因组改变与临床信息的相关性，并确定了分子亚型。然而，这些研究的一个共同局限性是，对整体组织的全局分析不能完全阐明PDAC的细胞复杂性和异质性的影响。 在这项最新研究中，研究团队通过对分泌组、pTyr蛋白质修饰组和STAT3相互作用组的全局分析，研究了从PCC到PSC的旁分泌信号，并发现PSC来源的LIF是作用于PCC的关键旁分泌介质，从而影响疾病进展和药物反应。 通过多维生物信息学分析和时空整合分泌蛋白和质膜（S-PM）的功能蛋白质组，研究团队开发了一种普遍适用的临床功能蛋白质组学策略——TMEPro，用于在蛋白质组学规模上全面探索PDAC-TME中癌细胞和基质细胞之间配体-受体相互作用介导的全面信号图谱。 PDAC中S-PM蛋白质组的深度分析 研究团队对100个人类胰腺组织样本的糖基化分泌蛋白和质膜蛋白质组进行了非常深入的分析，共鉴定出2741种S-PM蛋白、6181种非冗余N-糖基化位点和80种新的N-糖基化蛋白，覆盖了已知S-PM蛋白质组的一半以上。S-PM蛋白质组的注释显示，76%的蛋白质具有细胞间通信作用，包括跨膜受体和分泌配体，这对细胞间信号传递至关重要。 空间分辨和细胞类型特异性蛋白质组分析揭示了PDAC中的细胞间信号传导 通过TMEPro，研究团队确定了PCC和基质细胞的起源，并揭示了潜在的旁分泌串扰，特别是通过酪氨酸磷酸化介导的串扰。在基因工程PDAC小鼠模型中，研究团队构建了胰腺肿瘤进展过程中的时间动力学。在功能上，研究团队还揭示了由基质PDGFR-PTPN11-FOS信号轴介导的基质细胞和癌细胞之间的相互信号传导。 在PDAC中酪氨酸磷酸化介导的细胞间信号传导的功能分析 与此同时，研究团队还对PDAC肿瘤中质膜蛋白的一般脱落机制展开探索，并发现基质金属蛋白酶介导的AXL受体酪氨酸激酶外结构域的脱落在PDAC-TME中提供了一个细胞间信号调控的另一个维度。更重要的是，脱落的AXL水平与淋巴结转移有潜在的相关性，而抑制AXL脱落及其激酶活性在抑制癌细胞生长方面表现出显著的协同作用。 PDAC中PM蛋白的一般脱落机制的探讨 总的来说，这项发表于 Nature 的研究描绘了由分泌配体和PM受体介导的PDAC中PCC和间质细胞之间的细胞间信号网络的全景图——TMEPro。TMEPro整合了具有时空分辨率的多维蛋白质组信息，全面描述了PDAC患者和基因工程小鼠PDAC模型中PCC和基质细胞之间的功能相互作用，为PDAC的科学研究、预防诊断和临床治疗提供了极具价值的全面资源。 论文链接： 1. https://doi-org.libproxy1.nus.edu.sg/10.3322/caac.21834 2. https://doi-org.libproxy1.nus.edu.sg/10.3322/caac.21660 3. https://www-nature-com.libproxy1.nus.edu.sg/articles/s41586-024-08225-y 设置星标，不错过精彩推文 开放转载 欢迎转发到朋友圈和微信群  微信加群  为促进前沿研究的传播和交流，我们组建了多个专业交流群，长按下方二维码，即可添加小编微信进群，由于申请人数较多，添加微信时请备注：学校/专业/姓名，如果是PI/教授，还请注明。 点在看，传递你的品味

▎药明康德内容团队编辑（来源：南方科技大学）   2024年11月13日，南方科技大学理学院化学系田瑞军教授团队联合海内外团队在《自然》（Nature） 期刊发表题为“Clinical functional proteomics of intercellular signaling in pancreatic cancer”的研究论文，新研究开发了一类多维度临床功能蛋白质组学分析策略，并利用该策略系统解析了胰腺癌肿瘤微环境中的细胞间信号转导网络。研究为发现全新胰腺癌标志物、药物靶点提供了系统功能蛋白质组大数据和新思路。 胰腺导管腺癌（PDAC）是胰腺癌的主要类型，也是最致命的癌症类型之一，它的5年生存率低于10%，中位生存时间不到6个月。预计到2040年，它将成为癌症相关死亡的第二大原因。目前，大部分胰腺癌被发现和诊断时已经是晚期阶段，患者会错过手术治疗的最佳时机，因此，开发可靠的早期诊断生物标志物和有效的靶向药物对癌症治疗、改善预后至关重要。 肿瘤微环境（TME）是癌症的关键特征，也影响了肿瘤的发生、发展以及免疫逃逸。在PDAC的肿瘤微环境中，存在大量非恶性间质细胞和细胞外基质，这些成分与肿瘤细胞存在密切的相互作用，可促进其增殖、转移和耐药。 当下，科学家可以通过基于质谱的蛋白质组学来系统地探索 PDAC 细胞间的信号转导过程，但目前的蛋白质组学研究大多处于细胞水平，或通过收集块状肿瘤样本来开展，这些方式仅能获得平均化分析结果，难以全面揭示临床样本中真实功能蛋白质组特征。 为此，田瑞军教授团队研究开发了一种临床功能蛋白质组学策略 TMEPro，该技术从底层原理出发，从湿实验和干实验两方面入手，采用多种蛋白质组学策略多维度解析肿瘤样本中功能蛋白质组特征，系统性解决了此前技术面临的难题。 ▲研究示意图（图片来源：研究团队提供） 如上图所示，临床功能蛋白质组学策略TMTPro能从五个纬度对同一微量肿瘤样本进行分析。分泌蛋白和膜蛋白（简称S-PM蛋白）是细胞间信号转导的关键调控机器，也是最重要的生物标志物和药物靶点，因此，TMTPro策略针对S-PM蛋白进行了规模化分析。 由于大部分S-PM蛋白都具有高度糖基化的分子特征，新研究开发了基于双功能肼化学探针的糖蛋白标记策略，以此来同时富集这两类重要的功能蛋白。该策略在100例PDAC等临床组织样本中共鉴定了近3000种 S-PM 蛋白，覆盖了近一半左右的人类蛋白组中已知的S-PM蛋白质组。此外，该策略还鉴定出了大量已知的癌症生物标志物和药物靶点。研究者也构建了目前最大规模、覆盖最全面的S-PM蛋白组大数据集，为研究胰腺癌细胞间信号转导网络和发现新的胰腺癌生物标志物和药物靶点提供了坚实的大数据基础。 为了进一步解析S-PM蛋白质组的细胞类型来源和细胞间信号转导流向，研究者开发了空间可视化蛋白质组学分析策略，系统地分析了13例PDAC肿瘤组织样本的癌细胞区域和基质细胞区域，得到了目前最大的PDAC空间蛋白组数据集。上述数据集可实现对S-PM蛋白质组中近80%蛋白的细胞类型定位注释，研究发现细胞外基质通路相关蛋白主要富集于间质细胞，而绝大多数转运体相关蛋白则是来源于癌细胞。此外，研究者系统分析了两种细胞类型间的信号转导网络，共鉴定了260余对癌细胞与基质细胞间的旁分泌配体-受体膜蛋白信号轴。 图片来源：123RF 随后，研究进一步解析了S-PM蛋白组随胰腺癌演进的动态变化趋势，研究者收集了PDAC模型KPC小鼠，早中晚期的肿瘤样本从时间维度上定量地对S-PM蛋白组进行分析。通过系统比较人类来源数据与KPC小鼠数据中显著性变化的蛋白，研究者发现大部分蛋白具有一致的变化趋势，首次从组学层面证明了KPC小鼠在PDAC功能蛋白质组学研究中的合理性。 更为重要的是，上述组学数据的聚类分析揭示出S-PM蛋白质组具有三种显著的变化趋势。其中，众多已报道的癌症标志物和药物靶点主要集中在中晚期才开始上调的数据集中，这里面揭示了晚期胰腺肿瘤中活跃的细胞间信号转导网络；而在肿瘤发展早期就显著上调的数据集，为发现新的早癌筛查标志物和药物靶点提供了重要的临床大数据资源。 酪氨酸磷酸化（pTyr）是细胞间信号转导网络激活的重要特征，异常的pTyr与肿瘤发生发展密切相关。为尽可能全面解析微量肿瘤组织样本中的pTyr蛋白质组，研究者通过两种蛋白质组学策略对其进行分析。首先，团队通过前期开发的三功能化学交联探针，实现对pTyr修饰蛋白和相互作用蛋白的定量蛋白质组学分析；其次，通过高选择性直接富集pTyr多肽实现高灵敏度pTyr位点鉴定。这两种策略的联合分析，实现了对pTyr蛋白质机器中酪氨酸激酶、酪氨酸磷酸酶以及酪氨酸磷酸化结合蛋白深度解析，并发现该蛋白质机器在胰腺癌中普遍高度激活，为细胞间信号转导网络的系统解析提供了关键功能维度数据。 研究者对上述四个维度的蛋白质组学数据进行了系统的多维度整合分析，构建了胰腺癌肿瘤微环境中癌细胞和间质细胞的双向分泌配体-受体膜蛋白-下游功能蛋白信号轴，共解析出1600多种关键的细胞间信号轴。研究者挑选了血小板衍生生长因子和受体（PDGF-PDGFR）介导的，从肿瘤细胞到间质细胞的旁分泌信号轴进行验证，证明上述临床功能蛋白质组数据的可靠性。 图片来源：123RF 令人意外的是，研究者通过进一步功能蛋白质组学分析发现了一个新的癌细胞-间质细胞互作的双向信号环路，即癌细胞分泌的PDGFs通过激活CAFs细胞的PDGFR-PTPN11-ERK-FOS信号通路，调控CAFs细胞分泌配体蛋白LIF的表达和分泌，进而激活癌细胞的LIFR-GP130-STAT3通路。而研究者于2019年共同发表的Nature文章发现了LIF在胰腺癌中的重要生物学功能，并系统证明了它作为有效治疗靶点以及肿瘤诊断标志物的潜力。值得一提的是，首个中和性LIF抗体靶向疗法，正在开展经美国FDA批准的二期临床试验。 最后一个维度的TMEPro分析，是基于创新预测算法的肿瘤微环境中膜蛋白胞外区脱落分析。该分析源于TMEPro分析策略发现的数百种显著性变化蛋白酶，作者在此基础上成功地预测了22种高可信的发生膜外区酶切脱落的膜蛋白。作者对发生酶切脱落最为显著的受体酪氨酸激酶AXL进行了系统地验证，并发现MMP1和MMP11是胰腺癌肿瘤中特异性调控AXL等膜蛋白胞外域脱落的蛋白酶。 由于AXL与肿瘤进展密切相关，且其激酶抑制剂已经进入美国FDA批准的胰腺癌二期临床试验，研究者对这一额外维度的细胞间信号转导轴进行了系统的功能研究。其开发了空间糖蛋白质组学分析流程，并对50例肿瘤组织中AXL胞外域、AXL完整蛋白及其分泌配体蛋白GAS6实现了极具挑战的绝对定量分析。 上述分析揭示约70%的AXL都发生了胞外域脱落，并发现当脱落的AXL量小于其配体GAS6时，病人更趋向于发生转移。更重要的是，研究者通过靶向酪氨酸磷酸化蛋白质组学分析等系统证明游离的AXL可以极高亲和力地结合GAS6，进而显著抑制AXL信号通路的激活。此外，研究者在66例PDAC类器官的联合给药实验中发现联合抑制AXL的激酶活性和蛋白酶介导的胞外域脱落具有显著的协同效应，并在小鼠移植瘤和原位瘤模型中得到了验证。 总而言之，基于该项研究所开发的多维度临床功能蛋白质组学分析策略TMEPro，以及一个交互式数据检索网站TMExplorer, 不仅为系统解析肿瘤等组织微环境中的细胞间信号转导网络提供了新颖的系统水平功能蛋白质组学分析工具，还为探寻胰腺癌治疗和诊断的分子靶点提供了重要的大数据集。此外，本研究所发现的细胞间信号转导回路和基于定量空间糖蛋白质组学分析的额外维度细胞间信号转导调控有望为胰腺癌靶向药物临床研究提供有益线索。 交互式数据检索网站 TMExplorer:  http://bioinfo.chem.sustech.edu.cn/TMExplorer_Beta/user-login.jsp 南方科技大学为论文第一单位。南方科技大学研究学者黄培武、研究助理教授高伟娜（现为深圳市贝普奥生物科技有限公司CTO）、研究助理教授付常英、华中科技大学同济医学院附属同济医院胆胰外科王敏教授、中国科学院分子细胞科学卓越创新中心助理研究员李允广为本论文共同第一作者。田瑞军教授为本工作的主要通讯作者，同济医院秦仁义教授、分子细胞卓越中心高栋研究员、美国索尔克生物研究所史宇博士（现为美国百时美施贵宝公司资深研究员）为本文的共同通讯作者。美国科学院 Tony Hunter 院士为本研究提供了指导。本工作获得了科技部重点研发专项蛋白质组学国际大科学计划预研项目、国家自然科学基金重大研究计划项目、国家自然科学基金杰出青年科学基金项目、深圳市功能蛋白质组学重点实验室项目、深圳市科创委-技术攻关项目等的支持。 原始论文： [1] Clinical functional proteomics of intercellular signalling in pancreatic cancer. Nature (2024). DOI:  https://doi-org.libproxy1.nus.edu.sg/10.1038/s41586-024-08225-y 免责声明：药明康德内容团队专注介绍全球生物医药健康研究进展。本文仅作信息交流之目的，文中观点不代表药明康德立场，亦不代表药明康德支持或反对文中观点。本文也不是治疗方案推荐。如需获得治疗方案指导，请前往正规医院就诊。 更多推荐 点个“在看”再走吧~

中文摘要 癌症是世界范围内的主要致死疾病之一，至今病因和发病机制仍不甚清楚。人巨细胞病毒（human cytomegalovirus，HCMV）属于疱疹病毒，感染后可编码多种致癌基因，还可激活多条癌症相关的重要信号通路，启动相关癌症的发生与发展。对乳腺癌、胶质母细胞瘤和肌肉肉瘤等的研究结果报告为上述论断提供了重要证据。此文就HCMV感染后诱导癌变的相关分子机制和临床研究成果进行综述，以期为HCMV感染的临床预防和治疗提供新思路与新靶点。 正文 人巨细胞病毒（human cytomegalovirus，HCMV）全球阳性率为70%~90%，现有实验和临床证据表明，该病毒感染可引起病毒-宿主间复杂的相互作用，诱发细胞和组织转化为恶性肿瘤，如乳腺、肌肉、脑等组织器官的癌症。HCMV初次感染后在宿主中呈潜伏/再激活的动态平衡状态，一般不致病或无明显临床症状，仅在免疫功能低下人群如器官移植者、艾滋病和癌症患者等体内再激活，并导致严重甚至致死性疾病。已有研究报道HCMV基因组中含有致癌基因，且HCMV蛋白和核酸可在癌变样本中表达，提示HCMV在癌症的发生与发展中起重要作用。本文就近期报道的HCMV感染导致癌变及其分子生物学机制进行综述。 1 HCMV编码的致癌基因 HCMV既是先天性感染导致出生缺陷的主要病毒之一，还与乳腺癌、胶质母细胞瘤（glioblastoma，GBM）、结直肠癌等癌症的发生、发展、转移高度相关。HCMV基因组全长约240 kb，有165~252个开放阅读框。在体外实验中，HCMV感染可以诱导胶质母细胞等细胞转化和致瘤；在GBM、结直肠癌和前列腺癌患者的癌症组织中，HCMV DNA已被确认存在。HCMV编码的诸多蛋白如即早期基因（immediate early gene，IE）1、IE2、US28和UL76等（表1）可干扰受感染宿主细胞的生长繁殖过程，具有致癌基因的功能；感染HCMV后可激活与癌症相关的主要信号通路，导致组织细胞的代谢功能异常、紊乱或失控。 2 HCMV感染干细胞与致癌效应的启动 肿瘤干细胞（cancer stem cell，CSC）是具有自我增殖、分化、更新等特性的肿瘤细胞，在肿瘤的起始、细胞转化、肿瘤异质性以及肿瘤通过上皮间质转化（epithelial to mesenchymal transition，EMT）和转移的扩散中起着关键作用，明确HCMV在肿瘤发生中的直接作用是否通过感染CSC来实现具有重要临床价值。此外，HCMV感染的干细胞可能失去对自身生长和更新的控制，成为癌症来源；被某些HCMV毒株感染后，细胞在炎症持续和DNA修复途径改变的情况下易出现致癌性突变。干细胞标记物血小板衍生生长因子（platelet derived growth factor，PDGF)受体（PDGF receptor，PDGFR）α是推定的HCMV受体，用小干扰RNA预处理不同细胞敲减PDGFRα基因后，HCMV对成纤维细胞的感染几乎被完全抑制，但内皮细胞感染未受影响；而用可溶性PDGFRα-Fc融合蛋白预处理HCMV，则同时抑制了病毒对成纤维细胞和内皮细胞的感染；进一步研究表明，PDGFRα参与了HCMV对细胞的吸附和入侵过程。推测HCMV可能有利于干细胞的存活，维持并促进肿瘤的发生与发展。 将晚期基因中插入LacZ基因构建的重组小鼠巨细胞病毒（mouse cytomegalovirus，MCMV）分别脑内感染新生和刚成年小鼠6个月后，对各组小鼠的脑切片中β-半乳糖苷酶（β-galactosidase，β-Gal）染色结果显示，约75%的小鼠中β-Gal检测呈阳性，提示大脑中潜伏感染的重组MCMV被重新激活，并且再激活的细胞为神经元和神经胶质干细胞。神经元和神经胶质干细胞是GBM的起源细胞，提示HCMV可能促进干细胞活化，从而增加其致癌潜能。Soroceanu等将小鼠编码肿瘤抑制蛋白P53的基因敲减，同时辅以PDGF和N-RasV12癌基因过表达，实验组小鼠注射MCMV IE1，对照组不注射；免疫组织化学检测该模型的细胞增殖标志物如细胞核抗原Ki67、SRY转录盒因子2（SRY-box transcription factor 2，SOX-2）、巢蛋白、胶质纤维酸性蛋白（glial fibrillary acidic protein，GFAP）等的表达水平显示，与对照组相比，IE1阳性小鼠的SOX-2和巢蛋白水平显著升高，同时GFAP水平下降；进一步检测实验组小鼠IE1表达及肿瘤球生长情况，发现表达IE1的实验组细胞产生的肿瘤球远比对照组高，提示HCMV IE1有利于GBM的干细胞活性维持。Fornara等从GBM组织标本中分离培养出贴壁生长的原代GBM细胞，接种HCMV悬液感染后移入不支持贴壁生长的干细胞培养液中继续培养，同时以未感染病毒的原代GBM细胞作为对照。镜下观察显示，未感染的GBM细胞呈离散状，HCMV感染后的大量GBM细胞聚集形成细胞球，并检测到CD133、神经源性基因同源蛋白1、SOX-2、八聚体结合转录因子4和巢蛋白的表达上调。体外HCMV感染原代贴壁GBM细胞诱导神经球非贴壁生长，表现为这5种胶质瘤干细胞标志物的表达增强，并且维持HCMV-IE1表达的GBM细胞不能分化为神经元或星形细胞的表型。这些结果提示，HCMV感染后可诱导GBM细胞的表型具有可塑性，从而促进胶质瘤干细胞特征的呈现和维持，增加肿瘤的侵袭性。 3 HCMV感染与癌症转移扩散的相关信号通路 生物活性脂质鞘氨醇-1-磷酸（sphingosine-1-phosphate，S1P）具有刺激GBM转移扩散的作用，鞘氨醇激酶1（sphingosine kinase 1，SK1）属于丝氨酸激酶，负责将鞘氨醇转化为S1P，参与调节GBM细胞的增殖和生存信号通路。HCMV编码4种G蛋白偶联受体（G protein-coupled receptor， GPCR），其中US28在GBM中被检测到。Bergkamp等检测发现，在表达US28的U251细胞中加入S1P受体1（S1P receptor 1，S1P1）拮抗剂Ex26后，细胞中信号转导及转录活化因子（signal transducer and activator of transcription，STAT）3的激活程度明显降低；同样，加入SK1抑制剂也可以抑制细胞中的STAT3激活。此外，使用siRNA靶向沉默SK1和S1P1，US28介导的STAT3激活也受到了抑制。通过二代RNA测序技术和逆转录定量PCR检测SK1/S1P1轴参与的US28介导的STAT3靶基因细胞周期蛋白1、IL-11和Myc的转录，发现抑制SK1可以减弱US28介导的上述STAT3靶点的转录，同时降低了US28诱导的STAT3靶点C-C模体趋化因子配体2、C-X-C模体趋化因子配体8和IL-11的分泌。与感染野生型病毒相比，用US28缺陷型的HCMV感染U251细胞后，STAT3驱动的转录活性降低，提示US28具有促进HCMV诱导STAT3激活的作用，而抑制SK1或S1P1可降低野生型HCMV感染细胞中STAT3介导的激活作用。综上所述，US28通过SK1/S1P1轴促进了转录调控因子STAT3的激活，从而促进了GBM细胞的生长和存活。 HCMV感染后，通过抑制STAT3细胞周期蛋白D1信号通路的激活，可限制促生长细胞因子的产生并加速细胞凋亡；此外，HCMV可诱导IL-6的大量表达，进而激活IL-6受体-Janus激酶（Janus kinase，JAK）-STAT3通路，导致细胞周期蛋白D1和生存素上调。研究者采用流式细胞术分析HCMV感染的人肝癌细胞（human hepatocellular carcinoma cell，HepG2）和原代人肝细胞发现，细胞增殖标志物核抗原Ki67大量表达，提示HCMV能够刺激这2种细胞的增殖；进一步研究表明，使用抗IL-6受体中和抗体、JAK抑制剂、STAT3抑制剂或紫外线灭活的HCMV预处理HCMV感染的HepG2，则可阻断细胞增殖。这些证据表明，IL-6-JAK-STAT3轴参与HCMV感染细胞的增殖。通过肿瘤球形成实验评估HCMV感染HepG2后的干细胞特性，发现该细胞可形成肿瘤球，且HCMV感染组形成的肿瘤球比未感染组多2.5倍；阴性对照组即HCMV感染的MRC5细胞（非肝癌细胞系）不形成肿瘤球。该结果提示，HCMV感染可能诱导CSC扩增，从而影响肿瘤生长。综上，IL-6、JAK和STAT3等均具有促进癌细胞增殖和集落形成的作用，HCMV可能参与肝细胞癌的发生与发展。 4 HCMV临床分离毒株的致瘤效应 肿瘤是个复杂的系统，包含具有明显不同的分子特征、大小和基因组内容的异质癌细胞。肿瘤组织中的一些多倍体细胞能抵抗生存环境威胁，并具有去多倍化以及增殖能力。可将二倍体肿瘤细胞所需的染色体从混乱的基因组中分离出来，并通过不对称的胞质分裂方式产生后代细胞。这类细胞被称为多倍体巨型癌细胞（polyploid giant cancer cell，PGCC），具有CSC的特性、分化及再增殖能力；所有由致瘤病毒引发的肿瘤的共同特征之一是产生多倍体。近期，Herbein发现了某些HCMV毒株在体外可使上皮细胞转化为具有肿瘤形成能力的细胞，这些毒株称为高危HCMV毒株。他们将经分离得到的2种高危HCMV毒株分别称为HCMV-DB和HCMV-BL，并发现这2个毒株能够将原代人乳腺上皮细胞（human mammary epithelial cell，HMEC）转化为巨细胞病毒转化的HMEC（cytomegalovirus-transformed HMEC，CTH），产生与DNA低甲基化相关的“转录谱”，从而在培养物中出现PGCC，并能够激活CSC和EMT过程，在同样表达胚胎干细胞标记物的CTH中也检测到HCMV IE1的表达。Kumar等采用HCMV DB毒株感染HMEC以评估其感染性，结果显示，HCMV-DB的感染导致HMEC的视网膜母细胞瘤蛋白和p53蛋白失活，同时激活了端粒酶活性以及与肿瘤生长有关的信号通路，包括c-Myc、Ras、蛋白激酶B和STAT3；同时，细胞周期蛋白D1和增殖细胞核抗原Ki67的表达水平也出现上调。软琼脂培养实验进一步揭示了HCMV-DB感染的HMEC中集落形成的能力及球形细胞簇的发育，提示了细胞的转化潜能。在后续的实验中，研究者通过将CTH注射入NOD/SCID γ（NSG）小鼠，检测到小鼠长出了表达HCMV DNA（如lncRNA4.9）的肿瘤，并显示为雌激素受体、孕激素受体、人表皮生长因子受体2三阴性基底样表型；进一步提示了HCMV-DB在肿瘤发生中的潜在作用。Nehme等发现，在HCMV-DB和HCMV-BL急性感染HMEC后，可产生PGCC类型CTH，并且移植到NSG小鼠后具有致瘤性。这表明HCMV直接参与了肿瘤的发生。El Baba等和Nehme等从三阴性乳腺癌组织中成功分离并鉴定了2种HCMV毒株，分别命名为B544和B693。这2种毒株都能在MRC5细胞中复制增殖，并且在对HMEC进行急性感染后，将其转化为CTH。这些证据表明，HCMV临床分离毒株具有一定的致瘤效应，这进一步为其深入表征研究奠定了基础。 5 HCMV感染与恶性肿瘤 研究显示，HCMV编码多种致癌基因，HCMV感染后还可激活多种恶性肿瘤相关的重要信号通路，促使癌症的发生、发展与转移，对乳腺癌、GBM和肌肉肉瘤等的研究结果也为上述论断提供佐证。 5.1 HCMV与乳腺癌 乳腺癌是当前与肺癌和结肠癌并列的全球3大癌症，也是女性最常见的恶性肿瘤，其发病率在南美洲、非洲和亚洲呈现持续上升趋势。其病因目前尚不清楚。1项研究分析了399例浸润性乳腺癌妇女以及其他相应健康志愿者的标本，发现乳腺癌患者血清中抗HCMV IgG抗体水平高于对照组，提示了HCMV感染与乳腺癌之间的相关性。在另1项研究中，经免疫组织化学、原位杂交和PCR检测正常成人乳腺组织发现，63%（17/27）的正常成人乳腺上皮细胞中HCMV抗原阳性，同时在97%（31/32）的导管乳腺原位癌和浸润性导管癌患者上皮细胞中检测到HCMV的抗原表达。Rahbar等在乳腺癌患者的活检样本中检测到HCMV编码的IE、晚期抗原、DNA和RNA，研究中81例乳腺癌患者活检样本中77%存在HCMV IE，雌激素受体和孕激素受体的表达与HCMV感染呈负相关。 从1名30岁孕妇的宫颈拭子标本中分离的名为HCMV-DB的新毒株（Genbank登录号KT959235）感染HMEC后，细胞表现出三阴性表型。为确认HCMV-DB感染后是否促进CSC的扩增，研究人员对感染1 d的HMEC进行了球体形成实验，以评估干细胞样细胞的比例。结果显示，与使用紫外线灭活的HCMV-DB感染的HMEC和未感染的HMEC相比，HCMV-DB感染的HMEC能够形成肿瘤球，表明HCMV-DB感染可能促进了CSC的增殖。进一步的转录组学分析显示，HCMV-DB感染的HMEC在转录组水平上展现出致癌特征，包括癌基因Myc、Fos、Jun、KRas、HRas和NRas的表达上调及其他癌基因如KIT原癌基因配体、髓样细胞白血病1、间质表皮转化因子等的转录本水平上升。此外，一些肿瘤抑制基因如肿瘤蛋白73、脆性组氨酸三联体等也在低感染复数条件下表达上调。这些结果表明，HCMV-DB感染可能通过上调多个癌基因和肿瘤抑制基因影响HMEC的致癌过程。综上所述，这些发现支持了HCMV-DB毒株与乳腺癌的发生和发展之间存在密切联系。 Cui等研究发现，146例乳腺癌样本中有70例（47.9%）HCMV IE阳性，78例（53.4%）乳腺癌患者样本中检测到HCMV晚期抗原。此外，92.6%（62/68）的患者转移性前哨淋巴结组织中有HCMV IE和晚期抗原表达。HCMV编码的US28蛋白也在HCMV感染细胞的GPCR调节中发挥关键作用。越来越多的证据表明，HCMV在乳腺癌的发生发展中发挥重要作用，但HCMV在乳腺癌中的确切作用尚不清楚，需要进一步的深入研究。 5.2 HCMV与GBM GBM是恶性侵袭性的人类脑癌，主要发生在中枢神经系统，预后和生存率差。研究发现，HCMV感染常与GBM同时发生。Cobbs等报道，HCMV核酸和蛋白质在GBM中存在的比例很高，在27例非免疫缺陷GBM患者的手术样本中，HCMV编码的IE1-72和US28均呈阳性。特别是US28由于能够通过Gαq、Gβγ、p38和p44/42激酶途径调控启动子活性，诱导血管内皮生长因子基因上调，因此被认为是促进GBM恶性进展和肿瘤扩散的关键因素之一。US28在HCMV感染细胞的细胞迁移和侵袭中起重要作用，US28诱导的多形性GBM侵袭性和血管生成表型是由Wnt信号和细胞增殖失调引起的；US28可通过T细胞激活性低分泌因子和单核细胞趋化蛋白1促进细胞迁移，表明US28是致癌蛋白，与GBM的进展有关。最近1项研究报道，在同基因GBM模型中，MCMV感染能显著提高肿瘤生长速度，并缩短小鼠生存期；PDGF-D是MCMV加速血管生成和肿瘤生长的关键因素。在放射治疗后，GBM患者脑内HCMV的再激活是一大健康威胁。有报道指出，50例接受放射治疗的GBM患者中，32例治疗28 d后出现病毒血症，且15例需要针对HCMV进行抗病毒治疗。这些结果表明，鉴定出的HCMV来自放射治疗后病毒的再激活，而不是GBM患者的原发性感染。有研究表明，激活的STAT3在GBM的间充质表型转变、血管生成、细胞存活以及免疫抑制和逃避过程中起关键作用，可能成为降低GBM生长的潜在治疗靶点。 5.3 HCMV与肌肉肉瘤 肌肉肉瘤起源于肌肉组织，是相对罕见的恶性肿瘤。已有研究表明，平滑肌细胞尤其是主动脉平滑肌易被HCMV感染。1例28岁男性肝移植受者发生平滑肌肉瘤，并且肿瘤活检和PCR分析证实了HCMV DNA的存在，提示平滑肌肉瘤可因HCMV感染而发展。Price等将2日龄小鼠感染MCMV，9月龄时约43%的杂合Trp53小鼠在感染MCMV后发生多形性横纹肌肉瘤，而未感染的对照组小鼠发生率仅3%。另1项病例研究表明，1例艾滋病患者患有肺部炎性肌成纤维细胞瘤，血清学检测显示抗HCMV抗体阳性，提示HCMV可能是肺部炎性肌成纤维细胞瘤的触发因素。 6 展望 HCMV感染已在多种人类恶性肿瘤患者中被检测到，并有大量研究结果显示，HCMV感染与引发GBM、乳腺癌和肌肉肉瘤等恶性肿瘤高度相关。上述证据提示，HCMV编码基因及其基因产物在恶性肿瘤中的表达在多种恶性肿瘤的启动、促进、恶化和转移中起关键作用，这为临床重新审视恶性肿瘤的诱因及可能机制提供了更广阔和新颖的视角。本文总结了HCMV感染与恶性肿瘤相关性的最新研究进展，旨在从HCMV感染的病原学角度探讨恶性肿瘤的病因和发病机制，以期通过整合现有证据，加深对HCMV致癌机制的认识，为恶性肿瘤的预防和临床诊疗提供有价值的证据。 作者 朱嘉怡1 侯伟1 张乐谦2 张俊玲2,3,4,5 薛莲5 王琦5 王明丽2,3,4,5 1安徽医科大学第二临床医学院，合肥 230032；2安徽医科大学中央与地方共建生物医学工程实验室，合肥 230032；3芜湖天明生物技术有限公司，芜湖 241000；4安徽医科大学微生物学教研室，合肥 230032；5安徽医科大学临床医学院，合肥 230031 通信作者：王明丽， Email：1952987441@qq.com 引用本文：朱嘉怡, 侯伟, 张乐谦, 等. 人巨细胞病毒诱导癌变的机制研究新进展[J]. 国际生物制品学杂志, 2024, 47(5): 325-330.   DOI: 10.3760/cma.j.cn311962-20231107-00016 识别微信二维码，添加生物制品圈小编，符合条件者即可加入 生物制品微信群！ 请注明：姓名+研究方向！ 版 权 声 明 本公众号所有转载文章系出于传递更多信息之目的，且明确注明来源和作者，不希望被转载的媒体或个人可与我们联系(cbplib@163.com)，我们将立即进行删除处理。所有文章仅代表作者观点，不代表本站立场。