基于单细胞RNA测序数据对胰腺癌肿瘤微环境中缺氧肿瘤亚群的探究

胰腺癌作为恶性程度极高的肿瘤之一,多数患者确诊时已处于不可切除或转移性阶段。随着单细胞RNA测序(single-cell RNA-sequencing, scRNA-seq)技术的发展,我们能够以更高分辨率深入探索肿瘤微环境(tumor microenvironment, TME)的内部异质性,从而揭示胰腺癌进展中预后不良的关键机制。先前研究指出,缺氧是实体瘤TME的固有特性,能激活血管生成与转移相关的信号通路,但缺氧TME的异质性仍需进一步阐释。通过基因集富集分析、拟时序分析和细胞间通讯分析等手段,对胰腺癌scRNA-seq数据进行分析,识别出具有不同生物学功能的肿瘤亚群,特别是与缺氧密切相关的亚群。该缺氧肿瘤亚群与不良预后紧密相关,据此构建的风险评分模型可有效预测胰腺癌患者总生存期。本研究加深了对胰腺癌TME的了解,为胰腺癌预后的预测提供了一定参考。

基于转录组学和蛋白质组学技术分析缺氧对肝细胞癌肿瘤微环境的影响

目的探讨缺氧对肝细胞癌(hepatocellular carcinoma,HCC)肿瘤微环境的影响,为HCC患者的诊治提供指导。方法收集2018年5月至2019年7月在广西医科大学附属肿瘤医院行根治性肝切除术的116例HCC患者组织样本及相应的临床病理资料,基于HALLMARK-HYPOXIA基因集和单样本基因集富集分析方法计算HCC患者的缺氧评分,并使用转录组测序数据和深度学习模型检测的免疫组化染色结果对评分结果进行验证。通过Log-rank检验、单因素和多因素Cox比例风险模型及卡方检验分析缺氧评分与HCC患者预后和临床病理参数的关系。利用转录组学和蛋白质组学技术探讨高、低缺氧评分HCC患者的分子特征和肿瘤微环境异质性。结果根据缺氧评分将116例HCC患者分为高缺氧评分组(n=58)和低缺氧评分组(n=58)。与低缺氧评分组相比,高缺氧评分组的缺氧诱导因子1α(hypoxia-inducible factor1α,HIF-1α)表达水平明显升高(P<0.001);HCC患者的缺氧评分与HIF-1α的表达水平呈正相关(r=0.672,P<0.001)。高缺氧评分组患者的总生存期(P=0.001)和无复发生存期(P=0.006)均明显低于低缺氧评分组患者,且高缺氧评分与HCC患者更高的巴塞罗那分期(P=0.040)和肿瘤复发率(P=0.020)有关。高缺氧评分是HCC患者预后不良的独立因素(HR=2.074,95%CI:1.036~4.153,P=0.040)。高缺氧评分组患者主要富集调控HCC干细胞的信号通路(包括Wnt、Hedgehog、TGF-β等信号通路),且该组患者的肝癌干细胞相关标志物(包括CD24、CD44、CXCL12、EpCAM、ICAM1、KRT19、PROM1和THY1)表达上调。高缺氧评分组和低缺氧评分组的肿瘤微环境细胞组成存在异质性,且高缺氧评分组患者的CD45-CD326+类肿瘤干细胞亚群和CD45+CD326+恶性双阳性细胞亚群的HCC干细胞相关标志物(包括CD54、CK19、CD34、OV6、CD13、CD133)表达水平较低缺氧评分组更高。结论高缺氧评分患者的生存预后较低缺氧评分患者差且具有更强的肿瘤干性特征的肿瘤微环境。

二甲双胍阻断乳腺癌细胞-间质细胞的交互作用:基于抑制肿瘤相关成纤维细胞缺氧诱导因子-1α的表达

目的探讨二甲双胍(Met)对乳腺癌肿瘤-间质细胞交互作用的影响及机制。方法将肿瘤相关成纤维细胞(CAFs)与乳腺癌细胞共培养,运用二甲双胍进行干预,分为对照组和Met干预组,ELISA及RT-qPCR检测Met对CAFs中HIF-1α、p-AMPK、基质衍生因子-1(SDF-1)和白细胞介素-8(IL-8)等因子的表达变化以及Transwell检测肿瘤细胞侵袭能力的变化。运用外源性SDF-1、IL-8干预后,Transwell检测肿瘤细胞侵袭能力的变化。运用缺氧诱导因子-1α(HIF-1α)shRNA或过表达质粒调节CAFs-HIF-1α的表达,以及AMPK-shRNA抑制AMPK的表达,并运用OG和2-OXO调节脯氨酸羟化酶的表达,及运用外源性TGF-β1干预后,Western blot及RT-qPCR检测CAFs中p-AMPK、HIF-1α、SDF-1、IL-8的表达,Transwell检测肿瘤细胞侵袭能力的变化。结果相较于对照组,Met干预组中CAFs的p-AMPK、SDF-1和IL-8的表达水平升高(P<0.05),HIF-1α表达水平下降(P<0.05),AMPK的表达水平差异无统计学意义(P>0.05),Met组中乳腺癌细胞侵袭能力下降(P<0.05)。外源性SDF-1、IL-8干预可降低Met对乳腺癌细胞侵袭的抑制作用,增加乳腺癌细胞的侵袭能力(P<0.05)。过表达HIF-1α及运用脯氨酸羟化酶抑制剂OG提高HIF-1α的表达后,可降低Met对CAFs中HIF-1α、SDF-1及IL-8表达的抑制作用,并可降低Met对乳腺癌细胞侵袭的抑制作用(P<0.05);运用HIF-1α-shRNA及运用脯氨酸羟化酶激活剂2-OXO抑制HIF-1α的表达后,降低乳腺癌细胞的侵袭能力(P<0.05);运用AMPK-shRNA抑制p-AMPK的表达后,可降低Met对CAFs中HIF-1α表达的抑制作用,并可降低Met对乳腺癌细胞侵袭的抑制作用(P<0.05);加入外源性TGF-β1后,可部分降低Met对CAFs中HIF-1α表达的抑制作用,并可部分降低Met对乳腺癌细胞侵袭的抑制作用(P<0.05)。结论Met通过抑制CAFs-HIF-1α的表达进而发挥阻断乳腺癌细胞-间质细胞交互作用。

肿瘤低氧微环境影响巨噬细胞极化的研究进展

巨噬细胞是人体重要的免疫细胞之一,具有可塑性和高度异质性,可极化成不同的表型:经典激活的M1型巨噬细胞和交替激活的M2型巨噬细胞,两者统称为肿瘤相关巨噬细胞(TAMs)。与正常细胞不同,在肿瘤组织中,由于肿瘤细胞增殖活跃,代谢活动增强,以及脉管系统不发达导致肿瘤组织供氧不足,所以容易导致肿瘤微环境(TME)缺氧。目前认为肿瘤低氧微环境是恶性肿瘤发展的关键驱动因素[1]。TME中的TAMs以M2型为主,具有免疫抑制作用,有利于肿瘤的生长和转移,与不良预后有关。肿瘤低氧微环境如何影响TAMs极化是当前的研究热点,明确其机制可能为临床治疗提供新方案。

5-氟尿嘧啶联合重组人细胞珠蛋白治疗缺氧诱导化疗耐受肝细胞癌的体外实验

目的探讨联合使用重组人细胞珠蛋白(rhCYGB)靶向缺氧诱导的5-氟尿嘧啶(5-FU)治疗耐受在肝癌中的作用及机制。以期为改善难治性肝癌提供一种新的联合治疗策略。方法在常氧和缺氧条件下检测不同药物对肝癌细胞的半数抑制率并绘制量效曲线,评估不同氧浓度下肝癌细胞对5-FU的敏感性。使用CompuSyn和SynergyFinder 3.0软件分析不同浓度rhCYGB和5-FU在常氧和缺氧条件下处理肝癌细胞的联合效应。肿瘤干细胞成球实验评估联合用药对肝癌干细胞性的作用。流式细胞术检测联合用药对CD133阳性细胞亚群比例的影响。划痕实验评估联合用药对肝癌细胞迁移的影响。结果缺氧条件下5-FU处理Hep3B、Huh7和HepG2细胞IC50值显著高于常氧条件下IC50值(P<0.05),分别为常氧条件下的15.27、4.25、2.34倍。常氧和缺氧条件下5-FU联合rhCYGB具有协同效应。与5-FU单药组相比,5-FU联合rhCYGB对肝癌干细胞球的形成具有抑制作用(P<0.05),且可显著下调Hep3B细胞中CD133阳性亚群比例(P<0.05)。常氧条件下rhCYGB联合5-FU处理48 h后对Hep3B细胞的迁移具有联合抑制作用(P<0.05)。结论rhCYGB与5-FU联合运用在肝癌中具有协同效应;联合机制可能涉及干细胞性及细胞迁移能力的调控。

缺氧通过YAP/TAZ通路的调控对胶质母细胞瘤进展的影响

胶质母细胞瘤(GBM)对标准疗法的耐药性给临床治疗带来了巨大的挑战。尽管目前的治疗方法有了进展,但GBM患者生存率仍然很不理想。肿瘤微环境(TME)中包括了多种细胞类型,包括基质细胞和免疫细胞,其特征是具有广泛缺氧区域。此TME可协同促进GBM的肿瘤进展。缺氧激活的缺氧诱导因子1α(HIF-1α)通路,在关键的细胞过程中与Hippo通路(YAP/TAZ)相互作用。

胶质母细胞瘤中缺氧巨噬细胞的鉴定及其使血管正常化的治疗潜力

单核细胞衍生的肿瘤相关巨噬细胞(Mo-TAMs)在弥漫性胶质瘤中数量巨大且呈现浸润特性,且这些细胞具有显著的异质性。采用单细胞转录组学,我们绘制了51名异柠檬酸脱氢酶(IDH)野生型胶质母细胞瘤(GBM)或IDH突变型胶质瘤患者的Mo-TAM的空间转录图谱。我们详细描述了一个Mo-TAM亚群,该亚群在GBM组织中位于坏死区域周围的生态微环境中。这些细胞受到缺氧微环境的影响,具有显著的缺氧特性并且其细胞身份发生了扭曲。

缺氧诱导的上皮间质转化通过诱导肝细胞癌免疫抑制微环境促进肿瘤转移

【据《Cancer Res》2016年2月报道】题：缺氧诱导的上皮间质转化通过诱导肝细胞癌免疫抑制微环境促进肿瘤转移（作者Ye LY等）门静脉癌栓是肝细胞癌（HCC）发生转移的重要危险因素之一,与患者预后密切相关。门静脉癌栓的存在经常伴有肿瘤微环境的缺氧,进而加速肿瘤转移,但目前其发生机制仍不清楚。最近的证据表明,缺氧诱导因子-（-1）α诱导上皮间质转化进而促进肿瘤细胞转移。来自浙江大学医学院的Ye等做了相关研究,探讨是否缺氧诱导的上皮间质转化可影响肿瘤微环境中的免疫细胞,进而促进肿瘤免疫抑制。

炎症诱导缺血缺氧环境下骨髓间充质干细胞的活性

背景:局部组织缺血缺氧和炎症微环境因素是造成骨髓间充质干细胞生存率低的主要原因。目的:探讨炎症环境下缺血缺氧对骨髓间充质干细胞活性的影响以及细胞活性与炎症因子之间的关系。方法:采用全骨髓培养法提取培养骨髓间充质干细胞,流式细胞仪对细胞进行鉴定,将第3代细胞进行不同时间氧糖剥夺(6,12,24 h)和炎症诱导(氧糖剥夺、氧糖剥夺+20μg/L肿瘤坏死因子α、氧糖剥夺+100μg/L脂多糖),倒置显微镜观察细胞生长状况,MTT法和流式细胞仪测定细胞活力,ELISA检测上清液中白细胞介素6、白细胞介素10、肿瘤坏死因子α水平,RT-PCR检测细胞中白细胞介素6、白细胞介素10、肿瘤坏死因子α、NF-κB基因表达水平。结果与结论:(1)成功分离培养大鼠骨髓间充质干细胞且纯度为95%以上;(2)氧糖剥夺6 h和12 h细胞活力明显增强,氧糖剥夺24 h细胞活力明显下降;在肿瘤坏死因子α和脂多糖诱导下氧糖剥夺6,12,24 h后细胞活力下降;(3)与正常条件比较,氧糖剥夺6,12 h后白细胞介素6、白细胞介素10水平和白细胞介素6、白细胞介素10、肿瘤坏死因子α、NF-κB基因表达下降;(4)与氧糖剥夺条件比较,在肿瘤坏死因子α和脂多糖诱导下氧糖剥夺6,12h后白细胞介素6、肿瘤坏死因子α水平和白细胞介素6、白细胞介素10、肿瘤坏死因子α、NF-κB基因表达显著升高;(5)由此可见,在肿瘤坏死因子α和脂多糖诱导下,骨髓间充质干细胞活力受炎症因子表达和分泌影响,随着炎症因子表达和分泌增加,骨髓间充质干细胞的活力降低。

缺氧与肿瘤干细胞“干性”的关系研究进展

尽管以手术为主，辅以综合治疗，使许多肿瘤获得了良好的治疗效果，但多种实体瘤预后仍差，原因在于肿瘤的发生、演进以及复发机制尚不明确。已有研究[1]表明，肿瘤中存在肿瘤干细胞（CSCs），这是肿瘤发生、复发和转移的根源。因此，CSCs有望成为肿瘤治疗的理想靶标，深入探讨其生物学特性，对于提高肿瘤的防治水平意义重大。CSCs具备某些生物学特性，包括自我更新能力、高增殖活性以及多向分化潜能，可称为“干性”，是CSCs恶性行为的关键性因素。

肿瘤细胞微环境对胶质瘤血管生成拟态形成的影响

目的探讨肿瘤细胞微环境改变对胶质瘤血管生成拟态(VM)形成的影响。方法通过制造化学缺氧环境、添加U251上清和用U251细胞预处理Matrigel等3种方法诱导胶质瘤细胞SHG44形成VM,并检测上述几种培养基上清中的血管内皮生长因子(VEGF)、转化生长因子-β(TGF-β)、成纤维细胞生长因子(b FGF)、血小板源生长因子(PDGF)及肿瘤坏死因子-α(TNF-α)的表达与对照组SHG44细胞的差异,同时比较组间基质金属蛋白酶(MMP)活性水平。结果几种方法均能诱导SHG44细胞形成VM结构,其中缺氧组VM形成能力最强,添加U251上清组次之,U251细胞预处理Matrigel组最弱,且几个处理组上清中的VEGF、TGF-β和PDGF浓度与各组VM形成能力相关,MMP-2活性也与VM形成能力相关。结论胶质瘤VM形成很可能是微环境改变后多种因素作用的结果,其中VEGF、TGF-β、PDGF、MMP-2与VM形成关系具有相关性。

赖氨酰氧化酶与肿瘤缺氧微环境

细胞通过相互交流和改变自身的微环境来维持一种平衡状态,当微环境恶化时,比如组织缺氧,能增加肿瘤发生的危险。由于肿瘤细胞异常快速增殖,缺氧成为了实体肿瘤的主要特征之一。最近研究表明肿瘤细胞因缺氧导致相关信号通路激活,引起肿瘤细胞侵袭、转移、粘附和血管再生等。而调节细胞外基质的赖氨酰氧化酶(lysyl oxidase,LOX)是缺氧诱发肿瘤中促进肿瘤发展微环境形成的重要因素,有望成为治疗肿瘤转移的新靶点。

微环境下肿瘤相关巨噬细胞极化对乳腺癌进展作用

乳腺癌是女性最为常见、死亡率最高的恶性肿瘤之一。医学技术的进步一定程度上提高了乳腺癌患者的存活率,但后期化疗产生的耐药导致很多患者在短期内复发或转移。肿瘤微环境(tumor microenvironment,TME)中肿瘤相关巨噬细胞(tumor associated macrophages,TAMs)对癌细胞的多重影响作用是当前研究的热点。TAMs具有高度可塑性,不同刺激后可极化为经典活化的促炎性巨噬细胞(M1型)和替代活化的免疫抑制巨噬细胞(M2型),M1和M2型巨噬细胞是TAMs功能表现的两个极端。M2型TAMs和乳腺癌的生长、耐药及预后密切相关,探索促进巨噬细胞向M2方向极化的机制有助于发现乳腺癌新的免疫治疗靶点,选择性控制TAMs亚型转换可能有助于加强化疗效果。本文对极化巨噬细胞的主要功能及其作用机制进行阐述,旨在为乳腺癌的免疫治疗提供新的策略。

神经母细胞瘤在缺氧环境下细胞凋亡和干细胞维持的研究进展

实质性肿瘤在生长过程中由于肿瘤细胞快速生长，使得血管的生长相对滞后，因此肿瘤细胞本身多处于不同程度的缺氧状态[1]。肿瘤细胞为了适应缺氧环境，会发生一系列细胞生物学的适应性改变，包括增殖与凋亡、新生血管形成、增强缺氧代谢等。在肿瘤细胞耐受缺氧环境的一系列变化中肿瘤干细胞有特殊的作用。现就缺氧环境下神经母细胞瘤的凋亡和干细胞维持的相关研究作一综述。

用于实体瘤治疗的缺氧敏感型CAR-T细胞的研究进展

嵌合抗原受体T(chimeric antigen receptor T,CAR-T)细胞治疗作为一种肿瘤免疫疗法已经在血液系统肿瘤的临床治疗中取得良好效果。然而,由于实体瘤缺乏肿瘤特异性抗原,大多数CAR-T细胞以同样在机体其他正常组织器官中广泛表达的肿瘤相关抗原作为识别靶点,导致脱靶效应的产生,严重时甚至会危及患者生命。由于脱靶效应的存在,CAR-T细胞治疗在实体瘤治疗领域中的应用受到严重限制。为克服CAR-T细胞治疗中脱靶效应的影响,可以利用肿瘤微环境中氧含量低的特点,设计缺氧敏感型CAR-T细胞,使其仅在乏氧的肿瘤微环境中表达靶向肿瘤相关抗原的CAR,从而避免CAR-T细胞对正常组织器官的“误伤”。本文综述缺氧敏感型CAR-T细胞构建的常用元件和思路,梳理近年来构建缺氧敏感型CAR-T细胞的研究进展,有望加强CAR-T细胞治疗的安全性,提高CAR-T细胞在实体瘤治疗中的效果。

缺氧诱导的细胞外囊泡在肿瘤进展中的作用

缺氧是大多数恶性肿瘤微环境的重要特征,并且与患者预后不良密切相关。细胞外囊泡是细胞分泌的脂质双层膜的细胞外结构,其携带的蛋白、脂质、RNA等生物活性物质可被靶细胞摄取,介导细胞间信息传递功能。研究发现缺氧可促进细胞外囊泡的形成与释放,改变细胞外囊泡的含量及组成。此外,缺氧微环境诱导的肿瘤细胞起源的细胞外囊泡参与一系列肿瘤进展的病理过程,包括肿瘤血管形成、细胞外基质重塑、免疫功能调控、肿瘤侵袭及转移等。本文就缺氧诱导的细胞外囊泡与肿瘤细胞及微环境多种基质细胞之间信号传递及调控机制作一综述。

肿瘤微环境对胶质瘤干细胞影响机制的研究进展

胶质瘤干细胞(GSCs)是具有干性特征和功能的胶质瘤细胞,近些年来受到广泛关注。与普通胶质瘤细胞相比,GSCs具有很强的成瘤、侵袭、化疗放疗抵抗能力,可能是导致转移和肿瘤复发的主要因素。随着研究不断深入,人们逐渐发现肿瘤微环境(TME)在GSCs的形成中发挥重要作用,并且TME能够促进GSCs表型的维持。该文将围绕TME对GSCs的影响和机制的前沿进展进行讨论;并详细介绍TME中缺氧、酸性、损伤相关分子模式(DAMP)如高迁移率族蛋白B1(HMGB1)以及外泌体对GSCs的具体作用及机制。

癌细胞如何在缺氧环境下继续疯狂生长

据Sun RC2014年2月7日[Cell Metabol，2014，19（2）：285-292]报道，美国俄亥俄州立大学研究人员通过研究发现，癌细胞在氧气含量较低（缺氧状况）的肿瘤组织中依然存活生长，这对于开发逆转缺氧相关路径从而来抑制肿瘤生长的新型制剂提供了新的思路。 研究人员揭示了癌细胞如何使用氨基酸一谷氨酰胺，其是一种在血液中常见的游离氨基酸；低于正常氧气含量水平时，健康的细胞会大量使用谷氨酰胺来产生能量，其中有很少量的谷氨酰胺转化成为脂肪酸和脂质。

肿瘤酸性微环境的研究进展

肿瘤细胞通过异常的能量代谢和对特定蛋白的自身调节,形成和维持一个不适合正常细胞生存的细胞外酸性微环境,以保证其发生、增殖、侵袭与转移。对于这种酸性微环境的产生机制,及其对肿瘤细胞生物活性的影响,以及中西医结合在肿瘤酸性微环境领域的深入研究,可能有助于寻找出高效低毒的抗肿瘤手段,并且成为中西医结合抗肿瘤研究新的切入点。

肿瘤转移中预转移微环境形成的研究进展

如今针对肿瘤病人的治疗主要集中在手术切除、放疗、化疗或联合应用。有文献报导手术切除、放疗、抗血管生成剂治疗后长期的效果并不十分理想,甚至出现侵袭和转移增加的现象。近年来关于预转移微环境(pre-metastatic niche)的研究越来越深入,认为病人是否出现转移与预转移微环境的形成有关。缺氧及肿瘤细胞分泌因子(tumor-derived secreted factors,TDSFs)如基质金属蛋白酶(metalloproteinases,MMPs)和赖氨酰氧化酶(lysyl oxidase,LOX)在其中有重要作用,同时又与募集的骨髓源细胞(bone marrowderived cells,BMDCs)有关。本文就预转移微环境形成的影响因素和生物学意义进行综述。