《Signal Transduction and Targeted Therapy》：The dysadherin/carbonic anhydrase 9 axis shapes an acidic tumor microenvironment to promote colorectal cancer progression
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本研究针对肿瘤微环境(TME)酸化如何驱动结直肠癌(CRC)进展这一关键问题，揭示了Dysadherin通过整合素/FAK/STAT3信号通路上调CA9表达的新机制。研究人员发现Dysadherin/CA9轴能够维持细胞内pH稳态并促进细胞外酸化，从而增强CRC细胞在酸性条件下的生存、增殖和转移能力。该研究为针对酸性TME的CRC治疗提供了新的潜在靶点。
在肿瘤研究领域，肿瘤微环境(TME)已被证实是影响癌症发生发展的关键因素。其中，细胞外酸化作为实体肿瘤的典型特征，能够促进肿瘤进展、免疫逃逸和治疗抵抗。然而，肿瘤细胞如何适应并利用这种酸性微环境来促进自身生存和转移的具体机制尚不完全清楚。
结直肠癌(CRC)作为全球最常见和致死率最高的癌症之一，其晚期患者往往面临治疗选择有限和预后不良的困境。尽管遗传突变在CRC发展中起主要作用，但肿瘤微环境的作用日益受到重视。在肿瘤进展过程中，TME会发生显著改变，包括免疫细胞和成纤维细胞的活化，以及缺氧和营养匮乏等非细胞变化。这些恶劣条件驱动基因表达改变、上皮-间质转化(EMT)、血管生成和肿瘤代谢改变，共同促进肿瘤生长、扩散和治疗抵抗。
韩国光州科学技术院生命科学系的Jeong-Seok Nam教授团队在《Signal Transduction and Targeted Therapy》上发表的研究，聚焦于膜糖蛋白Dysadherin在结直肠癌酸性微环境适应中的作用。研究人员通过综合生物信息学分析和病理学验证，发现肿瘤酸化是CRC进展的标志，且与Dysadherin的高表达密切相关。
本研究采用了多种关键技术方法：包括基因集富集分析(GSEA)和单细胞RNA测序(scRNA-seq)分析公共数据库数据；利用免疫荧光(IF)和免疫印迹分析临床样本蛋白表达；构建Dysadherin基因敲除(KO)的ApcMin/+小鼠模型；使用pHrodo和HPTS染色检测细胞内和细胞外pH值；通过体外细胞实验评估细胞增殖、凋亡和代谢特性；采用脾脏注射小鼠模型研究肝转移过程。临床样本来源于全南大学和顺医院生物样本库的结直肠癌患者组织。
肿瘤酸中毒与Dysadherin表达呈正相关并促进CRC进展
研究人员通过分析公共数据集发现，酸中毒相关通路在CRC肿瘤组织中显著富集。单细胞RNA测序分析显示，随着CRC细胞进展，肿瘤酸中毒标志物(LAMP2、GLUT1和LDHA)以及Dysadherin的表达均增加。临床样本分析证实，Dysadherin和LAMP2表达随CRC分期增加而上升，且两者表达呈正相关。重要的是，Dysadherin和LAMP2共高表达的患者总生存期(OS)和无复发生存期(RFS)更差。
在Dysadherin敲除的ApcMin/+小鼠模型中，肿瘤数量和负荷显著降低。pH染色显示，Dysadherin缺陷肿瘤细胞内酸度增加而细胞外pH更偏碱性，表明Dysadherin能够改变TME酸度并驱动CRC进展。
Dysadherin在酸性TME条件下促进CRC肿瘤发生
功能实验表明，在酸性条件(pH 6.4)下，Dysadherin过表达(OE)增强了CRC细胞存活和肿瘤形成能力，而敲除则产生相反效果。Dysadherin OE中和了酸化的细胞内区域并增加了细胞外酸度，同时促进增殖并减少凋亡。在乳酸诱导的酸性条件下也观察到类似结果，表明Dysadherin能够增强CRC细胞在酸性条件下的生存和肿瘤发生能力。
Dysadherin通过调节CA9表达调控酸性TME中的肿瘤进展
网络分析发现Dysadherin与TME、肿瘤酸中毒、细胞存活、转移和肿瘤进展相关。通过RNA-seq数据筛选出6个关键基因，其中CA9与患者不良预后关联最强。临床样本分析显示CA9表达随CRC分期增加而上升，且与Dysadherin表达呈正相关。两者共高表达的患者预后更差。
Dysadherin通过整合素/FAK/STAT3轴诱导CA9表达
机制研究表明，Dysadherin通过激活整合素/FAK信号通路，进而触发STAT3活化。染色质免疫沉淀(ChIP)实验证实STAT3直接结合CA9启动子区域。使用整合素抑制剂MK-0429、FAK抑制剂PND-1186和STAT3抑制剂Stattic处理，均可抑制Dysadherin诱导的CA9表达和启动子活性。酸性条件(pH 6.4)可上调Dysadherin表达，并增强p-FAK、p-STAT3和CA9水平，表明Dysadherin/CA9轴在酸性应激下被激活。
Dysadherin/CA9轴促进CRC细胞在酸性TME中的适应和恶性肿瘤
功能挽救实验表明，CA9过表达可逆转Dysadherin敲除对细胞存活、增殖和凋亡的影响。生物信息学分析显示，CA9高表达与能量代谢通路显著富集相关。在酸性应激下，Dysadherin敲除降低了氧消耗率(OCR)、细胞外酸化率(ECAR)和ATP产生，而CA9过表达可逆转这些变化。此外，Dysadherin/CA9轴还通过调节活性氧(ROS)产生、癌症相关成纤维细胞(CAF)活化和T细胞反应，影响肿瘤微环境的免疫抑制状态。
Dysadherin/CA9轴驱动CRC适应酸性TME并促进转移
体内实验表明，Dysadherin敲除显著降低了CRC细胞的肝转移发生和负荷，而CA9过表达可逆转这一现象。体外实验证实，在酸性条件下，Dysadherin过表达增强CRC细胞迁移和侵袭能力，而CA9过表达可挽救Dysadherin敲除细胞的表型。临床样本分析显示，转移性CRC中Dysadherin和CA9表达均高于原位癌。
本研究首次揭示了Dysadherin通过整合素/FAK/STAT3信号通路上调CA9表达的新机制，阐明了Dysadherin/CA9轴在促进结直肠癌适应酸性微环境中的关键作用。该轴通过维持细胞内pH稳态、促进代谢重编程、激活CAFs和实现免疫逃逸，共同增强肿瘤恶性进展。研究不仅为理解肿瘤细胞如何利用酸化微环境驱动恶性进展提供了新见解，还为开发针对酸性TME的结直肠癌治疗策略提供了潜在靶点。尽管研究存在使用全身性敲除模型等局限性，但Dysadherin抑制肽的实验结果支持了靶向该轴的转化潜力，为未来针对酸性微环境的癌症治疗研究指明了新方向。
