BPIFB1 通過誘導 M2 型巨噬細胞極化促進激素受體陽性乳腺癌的轉移
乳腺癌（BC）是全球女性癌癥相關死亡的主要原因之一，在所有 BC 亞型中，激素受體陽性乳腺癌（HR+ BRCA）是最多的。骨髓是乳腺癌最易發生轉移的部位，腫瘤細胞的骨髓微轉移（BMM）是預后不良的惡性腫瘤的顯著特征。淋巴結狀態與 BMM 顯著相關，并可能作為后續轉移的“孵化器”。因此，探索淋巴結轉移的潛在分子機制對于確定有效和新穎的 BC 治療策略至關重要。
BPIFB1（殺菌/滲透增強折疊家族蛋白B1），也稱為 LPLUNC1，是 BPI/PLUNC 超家族的成員，可特異性結合革蘭氏陰性菌細胞壁中的 LPS。BPIFB1 在鼻咽癌、肺癌、胃癌等腫瘤組織中異常表達，調節慢性感染和炎癥，表明其可能在腫瘤發展中發揮重要作用。
腫瘤相關巨噬細胞（TAMs）是主要的腫瘤浸潤免疫細胞類型之一，其中，M2型巨噬細胞具有促進血管生成、淋巴管生成以及促進腫瘤發生和發展的功能。研究表明，TLR4 信號通路的抑制促進了 M2巨噬細胞極化，而 BPIFB1 對該通路表現出抑制作用。因此，探索 BPIFB1 是否通過調節巨噬細胞極化來影響 BC 具有重要意義。
鑒于此，哈爾濱醫科大學附屬第二醫院普外科及大慶油田總醫院普外科課題組的一項聯合研究曾探討發現，BPIFB1 在 HR+ BRCA 中異常高表達，尤其是在淋巴結轉移的患者中。此外，其高表達與 BC 的不良預后顯著相關，尤其是在管腔A 亞型中。從機制上講，BPIFB1 在體外和體內均作為 M2巨噬細胞極化的激活劑并促進腫瘤轉移。研究成果發表在 Cancer Science 期刊題為“BPIFB1 promotes metastasis of hormone receptor-positive breast cancer via inducing macrophage M2-like polarization”。
首先，研究人員收集了癌癥基因組圖譜（TCGA）的 RNA 測序表達譜和臨床信息，并將樣本分為無局部淋巴結（N0）轉移（NMT）患者樣本和N1-3淋巴結狀態（LMT）患者樣本兩組進行基因差異分析，其中，BPIFB1，尚未在 BC 中報道，被選為進一步調查的候選靶點。
然后評估了 BPIFB1 在臨床乳腺腫瘤樣本中表達的臨床意義。數據顯示，在 HR+ BRCA 中，LMT 組的 BPIFB1 的表達明顯高于 NMT 組。此外，發現與正常組織相比，BPIFB1 在癌癥組織中，特別是在管腔A型乳腺癌中顯著升高。將培養的人乳腺癌 MCF-7 細胞使用雌激素進行刺激，發現雌激素暴露的腫瘤細胞 BPIFB1 表達增加，研究人員推測 BC 中 BPIFB1 的表達可能受雌激素信號通路的調節。同時，與 BPIFB1 陰性組相比，BPIFB1 陽性組的患者趨向于更高的N期（20/33），驗證了 BPIFB1 表達與淋巴結轉移之間的相關性�？偟膩碚f，這些數據表明，BPIFB1 在 HR+ BRCA 中上調，這與淋巴結轉移趨勢呈正相關。
進一步地，通過生存數據以及 TCGA 和 METABRIC 提供的臨床注釋進行 KM 分析，結果顯示，BPIFB1 的高表達與管腔A型乳腺癌的不良預后顯著相關，但在管腔B、HER2 陽性或三陰性亞型中則不相關。
接下來，研究人員進行了富集分析，以探索 BPIFB1 在 HR+ BRCA 中的潛在作用。通過 GSEA 鑒定富集通路，結果表明，BPIFB1 可能與內分泌抵抗和上皮-間充質轉化相關，這與 BC 轉移關系密切。
此外，對生物過程（GO-BP）、分子功能（GO-MF）和細胞成分（GO-CC）進行了獨立測試，表明 BPIFB1 相關基因集在多種免疫相關通路中顯著富集（圖1 A）。KEGG 通路富集分析結果表明，BPIFB1 相關基因在雌激素信號通路中顯著富集（圖1 B），這再次證實了上述結果。基于此，研究人員假設 BPIFB1 可能在腫瘤免疫中發揮重要作用。
為了進一步研究 BPIFB1 是否能夠調節TME中的免疫細胞，研究人員將 HR+ BRCA 樣本根據 BPIFB1 的中位表達分為 BHE 組（BPIFB1高表達）和 BLE 組（BPIFB1低表達）分析了其與免疫細胞浸潤之間的關系。結果發現，M2巨噬細胞、初始B細胞、活化的肥大細胞、漿細胞、記憶B細胞和活化的NK細胞在 BHE 亞組中更豐富，而靜息NK細胞在 BLE 亞組中更豐富。然而，BPIFB1 與四個已知的 M2 極化調節因子相關基因的 Spearman 相關性沒有統計學意義。總的來說，從數據比較中得出的觀察結果是，BPIFB1 可能對調節腫瘤微環境中巨噬細胞的極化發揮獨立作用。
圖1 預測BPIFB1在激素受體陽性乳腺癌中的潛在功能和機制。（A、B）BPIFB1 相關基因的 GO 和 KEGG 富集。
眾所周知，腫瘤微環境中的巨噬細胞可以被癌細胞影響。BPIFB1 水平在 T47D 和 MCF-7 細胞中過表達，研究人員還使用 qPCR 分析來證實其有效性（圖2 A）。最后，為了探索癌細胞來源的 BPIFB1 是否可以調節巨噬細胞 M2 活化，實驗構建了 BC 腫瘤細胞/THP1 共培養系統，檢測了 THP-1 細胞的 M2 巨噬細胞標志物（CD206、CD163）。ELISA 測定法證實，與對照組相比，共培養系統上清液中的可溶性 BPIFB1 顯著增加（圖2 B）。共培養后，通過刺激 THP-1 中的 BPIFB1，CD206 和 CD163 的表達顯著增加 （圖2 C）。與上述分析結果一致，研究認為，癌細胞衍生的 BPIFB1 可能會促進 M2巨噬細胞極化。
然后，為了研究 BPIFB1 對 THP1 細胞的腫瘤調節作用，在體外進行了功能研究。與對照組相比，BPIFB1 的過表達顯著增加了與 THP1 共培養的腫瘤細胞的遷移和侵襲能力（圖2 D）。有趣的是，共培養系統中 THP-1 的缺失抑制了 BPIFB1 過表達對 MCF-7 細胞遷移和侵襲的影響，這表明巨噬細胞在 BPIFB1 對 BC 的表型調控中具有重要意義。
為了進一步證實上述在體內的發現，建立了異種移植小鼠模型（圖2 E），觀察到 BPIFB1 在 BC 腫瘤細胞中的過表達顯著增加了肺轉移模型中的異種移植腫瘤大�。▓D2 F）。與體外細胞實驗的結果相似，注射 BPIFB1 過表達 BC 細胞的小鼠表現出更多的肺轉移性結節（圖2 G）。
此外，為了進一步驗證 BPIFB1 是否也通過刺激 M2巨噬細胞極化促進體內腫瘤進展，采用 IHC 染色檢測組織中 CD206 和 CD163 的表達，發現 M2巨噬細胞標志物在注射 BPIFB1 過表達 BC 細胞的小鼠模型的組織中表達水平較高（圖2 H）。一致地，體外細胞實驗還證實，BPIFB1 也能調節小鼠巨噬細胞 RAW264.7 的極化，從而影響腫瘤細胞的表型。這些數據共同證實了，BPIFB1 在體外和體內促進腫瘤細胞的增殖和遷移，并可能在增強 M2巨噬細胞極化方面發揮作用。
圖2 BPIFB1 通過在體外和體內刺激 M2 巨噬細胞極化來促進激素受體陽性乳腺癌的進展。
（A）qPCR分析測定BPIFB1 mRNA表達。（B）ELISA測定培養上清液中可溶性BPIFB1蛋白表達水平。（C）qPCR檢測THP1中CD206和CD163的表達。（D）Transwell遷移和侵襲測定。（E）尾靜脈注射T47D腫瘤細胞構建小鼠肺轉移模型。（F）小鼠模型用于分析腫瘤的生長。（G）轉移性肺結節的定量用于表征腫瘤轉移。（H）移植腫瘤中CD206 和 CD163的表達。
綜上所述，該研究通過生物信息學分析確定了與 HR+ BRCA 淋巴結轉移顯著相關的新靶點 BPIFB1。BPIFB1 與各種轉移相關的臨床特征相關，并預示 HR+ BRCA 的不良預后。從機制上講，它促進了 M2巨噬細胞極化，從而增強了腫瘤細胞的遷移和侵襲能力。動物實驗進一步證實 BPIFB1 在體內促進了激素受體陽性 BC 的轉移。研究結果為腫瘤免疫和 BPIFB1 的機制提供了新的見解。
參考文獻：Hu A, Liu Y, Zhang H, Wang T, Zhang J, Cheng W, Yu T, Duan Y, Feng J, Chen Z, Ding Y, Li Y, Li M, Rong Z, Shang Y, Shakila SS, Zou Y, Ma F, Guo B. BPIFB1 promotes metastasis of hormone receptor-positive breast cancer via inducing macrophage M2-like polarization. Cancer Sci. 2023 Nov;114(11):4157-4171. doi: 10.1111/cas.15957. Epub 2023 Sep 13. PMID: 37702269; PMCID: PMC10637056.
原文鏈接：https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/37702269/
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BPIFB1（殺菌/滲透增強折疊家族蛋白B1），也稱為 LPLUNC1，是 BPI/PLUNC 超家族的成員，可特異性結合革蘭氏陰性菌細胞壁中的 LPS。BPIFB1 在鼻咽癌、肺癌、胃癌等腫瘤組織中異常表達，調節慢性感染和炎癥，表明其可能在腫瘤發展中發揮重要作用。
腫瘤相關巨噬細胞（TAMs）是主要的腫瘤浸潤免疫細胞類型之一，其中，M2型巨噬細胞具有促進血管生成、淋巴管生成以及促進腫瘤發生和發展的功能。研究表明，TLR4 信號通路的抑制促進了 M2巨噬細胞極化，而 BPIFB1 對該通路表現出抑制作用。因此，探索 BPIFB1 是否通過調節巨噬細胞極化來影響 BC 具有重要意義。
鑒于此，哈爾濱醫科大學附屬第二醫院普外科及大慶油田總醫院普外科課題組的一項聯合研究曾探討發現，BPIFB1 在 HR+ BRCA 中異常高表達，尤其是在淋巴結轉移的患者中。此外，其高表達與 BC 的不良預后顯著相關，尤其是在管腔A 亞型中。從機制上講，BPIFB1 在體外和體內均作為 M2巨噬細胞極化的激活劑并促進腫瘤轉移。研究成果發表在 Cancer Science 期刊題為“BPIFB1 promotes metastasis of hormone receptor-positive breast cancer via inducing macrophage M2-like polarization”。
首先，研究人員收集了癌癥基因組圖譜（TCGA）的 RNA 測序表達譜和臨床信息，并將樣本分為無局部淋巴結（N0）轉移（NMT）患者樣本和N1-3淋巴結狀態（LMT）患者樣本兩組進行基因差異分析，其中，BPIFB1，尚未在 BC 中報道，被選為進一步調查的候選靶點。
然后評估了 BPIFB1 在臨床乳腺腫瘤樣本中表達的臨床意義。數據顯示，在 HR+ BRCA 中，LMT 組的 BPIFB1 的表達明顯高于 NMT 組。此外，發現與正常組織相比，BPIFB1 在癌癥組織中，特別是在管腔A型乳腺癌中顯著升高。將培養的人乳腺癌 MCF-7 細胞使用雌激素進行刺激，發現雌激素暴露的腫瘤細胞 BPIFB1 表達增加，研究人員推測 BC 中 BPIFB1 的表達可能受雌激素信號通路的調節。同時，與 BPIFB1 陰性組相比，BPIFB1 陽性組的患者趨向于更高的N期（20/33），驗證了 BPIFB1 表達與淋巴結轉移之間的相關性�？偟膩碚f，這些數據表明，BPIFB1 在 HR+ BRCA 中上調，這與淋巴結轉移趨勢呈正相關。
進一步地，通過生存數據以及 TCGA 和 METABRIC 提供的臨床注釋進行 KM 分析，結果顯示，BPIFB1 的高表達與管腔A型乳腺癌的不良預后顯著相關，但在管腔B、HER2 陽性或三陰性亞型中則不相關。
接下來，研究人員進行了富集分析，以探索 BPIFB1 在 HR+ BRCA 中的潛在作用。通過 GSEA 鑒定富集通路，結果表明，BPIFB1 可能與內分泌抵抗和上皮-間充質轉化相關，這與 BC 轉移關系密切。
此外，對生物過程（GO-BP）、分子功能（GO-MF）和細胞成分（GO-CC）進行了獨立測試，表明 BPIFB1 相關基因集在多種免疫相關通路中顯著富集（圖1 A）。KEGG 通路富集分析結果表明，BPIFB1 相關基因在雌激素信號通路中顯著富集（圖1 B），這再次證實了上述結果。基于此，研究人員假設 BPIFB1 可能在腫瘤免疫中發揮重要作用。
為了進一步研究 BPIFB1 是否能夠調節TME中的免疫細胞，研究人員將 HR+ BRCA 樣本根據 BPIFB1 的中位表達分為 BHE 組（BPIFB1高表達）和 BLE 組（BPIFB1低表達）分析了其與免疫細胞浸潤之間的關系。結果發現，M2巨噬細胞、初始B細胞、活化的肥大細胞、漿細胞、記憶B細胞和活化的NK細胞在 BHE 亞組中更豐富，而靜息NK細胞在 BLE 亞組中更豐富。然而，BPIFB1 與四個已知的 M2 極化調節因子相關基因的 Spearman 相關性沒有統計學意義。總的來說，從數據比較中得出的觀察結果是，BPIFB1 可能對調節腫瘤微環境中巨噬細胞的極化發揮獨立作用。
眾所周知，腫瘤微環境中的巨噬細胞可以被癌細胞影響。BPIFB1 水平在 T47D 和 MCF-7 細胞中過表達，研究人員還使用 qPCR 分析來證實其有效性（圖2 A）。最后，為了探索癌細胞來源的 BPIFB1 是否可以調節巨噬細胞 M2 活化，實驗構建了 BC 腫瘤細胞/THP1 共培養系統，檢測了 THP-1 細胞的 M2 巨噬細胞標志物（CD206、CD163）。ELISA 測定法證實，與對照組相比，共培養系統上清液中的可溶性 BPIFB1 顯著增加（圖2 B）。共培養后，通過刺激 THP-1 中的 BPIFB1，CD206 和 CD163 的表達顯著增加 （圖2 C）。與上述分析結果一致，研究認為，癌細胞衍生的 BPIFB1 可能會促進 M2巨噬細胞極化。
然后，為了研究 BPIFB1 對 THP1 細胞的腫瘤調節作用，在體外進行了功能研究。與對照組相比，BPIFB1 的過表達顯著增加了與 THP1 共培養的腫瘤細胞的遷移和侵襲能力（圖2 D）。有趣的是，共培養系統中 THP-1 的缺失抑制了 BPIFB1 過表達對 MCF-7 細胞遷移和侵襲的影響，這表明巨噬細胞在 BPIFB1 對 BC 的表型調控中具有重要意義。
為了進一步證實上述在體內的發現，建立了異種移植小鼠模型（圖2 E），觀察到 BPIFB1 在 BC 腫瘤細胞中的過表達顯著增加了肺轉移模型中的異種移植腫瘤大�。▓D2 F）。與體外細胞實驗的結果相似，注射 BPIFB1 過表達 BC 細胞的小鼠表現出更多的肺轉移性結節（圖2 G）。
此外，為了進一步驗證 BPIFB1 是否也通過刺激 M2巨噬細胞極化促進體內腫瘤進展，采用 IHC 染色檢測組織中 CD206 和 CD163 的表達，發現 M2巨噬細胞標志物在注射 BPIFB1 過表達 BC 細胞的小鼠模型的組織中表達水平較高（圖2 H）。一致地，體外細胞實驗還證實，BPIFB1 也能調節小鼠巨噬細胞 RAW264.7 的極化，從而影響腫瘤細胞的表型。這些數據共同證實了，BPIFB1 在體外和體內促進腫瘤細胞的增殖和遷移，并可能在增強 M2巨噬細胞極化方面發揮作用。
（A）qPCR分析測定BPIFB1 mRNA表達。（B）ELISA測定培養上清液中可溶性BPIFB1蛋白表達水平。（C）qPCR檢測THP1中CD206和CD163的表達。（D）Transwell遷移和侵襲測定。（E）尾靜脈注射T47D腫瘤細胞構建小鼠肺轉移模型。（F）小鼠模型用于分析腫瘤的生長。（G）轉移性肺結節的定量用于表征腫瘤轉移。（H）移植腫瘤中CD206 和 CD163的表達。
綜上所述，該研究通過生物信息學分析確定了與 HR+ BRCA 淋巴結轉移顯著相關的新靶點 BPIFB1。BPIFB1 與各種轉移相關的臨床特征相關，并預示 HR+ BRCA 的不良預后。從機制上講，它促進了 M2巨噬細胞極化，從而增強了腫瘤細胞的遷移和侵襲能力。動物實驗進一步證實 BPIFB1 在體內促進了激素受體陽性 BC 的轉移。研究結果為腫瘤免疫和 BPIFB1 的機制提供了新的見解。
參考文獻：Hu A, Liu Y, Zhang H, Wang T, Zhang J, Cheng W, Yu T, Duan Y, Feng J, Chen Z, Ding Y, Li Y, Li M, Rong Z, Shang Y, Shakila SS, Zou Y, Ma F, Guo B. BPIFB1 promotes metastasis of hormone receptor-positive breast cancer via inducing macrophage M2-like polarization. Cancer Sci. 2023 Nov;114(11):4157-4171. doi: 10.1111/cas.15957. Epub 2023 Sep 13. PMID: 37702269; PMCID: PMC10637056.
原文鏈接：https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/37702269/
圖片來源：所有圖片均來源于參考文獻
小編旨在分享、學習、交流生物科學等領域的研究進展。如有侵權或引文不當請聯系小編修正。如有任何的想法以及建議，歡迎聯系小編。感謝各位的瀏覽以及關注!進入官網www.naturethink.com或關注"Naturethink"公眾號，了解更多相關內容。
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