黑色素瘤中BGN/MDK轴通过调控癌细胞与癌症相关成纤维细胞的串扰增强肿瘤恶性

《Advanced Science》：BGN/MDK Axis in the Melanoma Tumor Microenvironment Strengthens Tumor Malignancy by Modulating Cancer Cells and Cancer-Associated Fibroblasts Crosstalk

本文揭示黑色素瘤肿瘤微环境（TME）中BGN/MDK轴如何驱动恶性进展。研究首次发现m6A调节因子（YTHDF3、METTL14、YTHDC1）以非层级并行方式协同上调黑色素瘤细胞中BGN表达，进而通过AEBP1在癌症相关成纤维细胞（CAFs）中调控MDK分泌。BGN/MDK轴不仅促进肿瘤细胞增殖和转移，还调控肌成纤维细胞性CAFs（myCAFs）与炎性CAFs（iCAFs）的演化，并影响CD8+T细胞浸润。该轴同样介导了肿瘤细胞对正常成纤维细胞（NFs）的CAF样激活，形成了一个促肿瘤的正反馈循环，为靶向肿瘤微环境治疗提供了新思路。

　　

2.1 黑色素瘤细胞中BGN的调控依赖于m⁶A调节因子

研究发现，在黑色素瘤细胞A375和A2058中，YTHDF3蛋白可以与BGN的mRNA结合。此外，下调YTHDF3、METTL14或YTHDC1这三个m⁶A调节因子，均能降低BGN在mRNA和蛋白水平的表达。组合敲低实验表明，这三者以一种平行的、非层级的协同方式共同调控BGN的表达，其调控作用都汇聚于BGN转录本上的m⁶A修饰位点。利用dCas13b-FTO系统特异性去甲基化实验进一步证明，去除BGN mRNA上的m⁶A修饰会废除YTHDF3和YTHDC1与其的结合，并导致BGN表达水平下降，明确了m⁶A修饰是维持BGN最佳表达水平的关键。这些m⁶A调节因子在转录后水平调控了BGN在黑色素瘤细胞中的表达。

2.2 BGN在体外驱动黑色素瘤恶性表现

生物信息学和临床分析显示，BGN在黑色素瘤（尤其是转移灶）中表达上调，并与患者较差的生存期相关。与表皮黑素细胞和痣组织相比，BGN在黑色素瘤细胞系和组织样本中表达显著增加。通过在A375和A2058细胞中构建BGN下调或过表达模型，研究发现BGN与黑色素瘤细胞的增殖、迁移和侵袭能力呈正相关。CCK-8实验、EdU实验、克隆形成实验、Transwell实验和划痕愈合实验的结果均证实，BGN能够正向调控黑色素瘤细胞的恶性生物学行为。

2.3 BGN在体内调控黑色素瘤的恶性行为

在裸鼠体内进行的皮下成瘤模型和尾静脉注射转移模型实验进一步证实了BGN的促癌作用。与对照组相比，注射BGN下调的A375细胞的裸鼠，其皮下肿瘤体积更小、增殖率更低，肺部转移也显著减少。体内实验结果表明，BGN在黑色素瘤的进展和转移中发挥着关键的驱动作用。

2.4 BGN阳性的癌症相关成纤维细胞散布于黑色素瘤团块周围

空间转录组学和已发表单细胞RNA测序（scRNA-seq）数据分析发现，在黑色素瘤微环境中，CAFs（而非肿瘤细胞）表现出最高的BGN表达水平。在CAFs中，肌成纤维细胞性CAFs（myCAFs）的BGN表达水平略高于炎性CAFs（iCAFs）。细胞轨迹分析表明，iCAFs可能逐渐演化为myCAFs，并且在此过程中BGN的表达水平逐渐升高。此外，myCAFs与肿瘤细胞之间存在更强的相互作用，提示BGN可能参与iCAFs向myCAFs的转化，尤其是在myCAFs的形成阶段。

2.5 BGN阳性的癌症相关成纤维细胞在体内外驱动黑色素瘤恶性进展

与正常成纤维细胞（NFs）相比，从黑色素瘤病灶中分离的CAFs表现出更高的BGN和经典成纤维细胞活化标志物（FAP， α-SMA）表达。CAFs的条件培养基能够促进黑色素瘤细胞的增殖、迁移和侵袭能力。为了验证这一促进作用是否由CAFs中的BGN介导，研究人员在CAFs中敲低了BGN表达。结果发现，用BGN敲低CAFs的条件培养基培养黑色素瘤细胞，其恶性行为受到抑制。在裸鼠皮下共注射黑色素瘤细胞与shNC或shBGN CAFs，发现与shBGN CAFs共注射组的肿瘤生长更慢，局部侵袭（如肌肉浸润）更弱。这些结果证实，CAFs中的BGN是驱动黑色素瘤恶性进展的关键因子。

2.6 BGN–MDK轴是癌症相关成纤维细胞促癌过程中的执行者

细胞通讯分析（CellChat）显示，CAFs（尤其是myCAFs）与黑色素瘤细胞之间存在密切的相互作用。进一步分析聚焦于分泌信号，发现MDK是CAFs与黑色素瘤细胞之间一个关键的分泌信号分子。在空间转录组数据和已发表的scRNA-seq数据中，BGN与MDK的表达水平呈显著正相关。在CAFs中敲低BGN后进行的批量RNA测序（bulk RNA-seq）证实，MDK是下调最显著的基因之一。机制上，BGN通过调控转录调节因子AE结合蛋白1（AEBP1）来上调CAFs中MDK在转录、分泌和总蛋白水平的表达。功能挽救实验证明，在BGN敲低的CAFs中过表达MDK，可以逆转其对黑色素瘤细胞恶性行为的抑制作用。在免疫健全的C57BL/6小鼠模型中，共注射MDK敲低的成纤维细胞（shMDK-B82）与B16-F10黑色素瘤细胞，或使用MDK抑制剂（iMDK）治疗，均能抑制肿瘤生长，并可能影响肿瘤内CD8⁺T细胞的浸润。综上所述，CAFs中的BGN通过AEBP1促进MDK的转录和分泌，分泌的MDK进而驱动黑色素瘤进展并可能影响免疫微环境，构成了一个关键的BGN/AEBP1/MDK信号轴。

2.7 BGN–MDK轴也参与黑色素瘤微环境中正常成纤维细胞的激活过程

研究进一步探讨了黑色素瘤细胞是否能反向影响正常成纤维细胞（NFs）的激活。通过体外共培养模型，将A375黑色素瘤细胞（shNC和shBGN）与NFs共培养8天后，发现与shNC A375细胞共培养的NFs，其BGN、FAP和α-SMA的RNA和蛋白水平均上调。在黑色素瘤细胞中，BGN的表达水平与MDK在mRNA和蛋白水平上也存在相关性。在BGN下调的A375细胞中过表达MDK，可以逆转其对NFs激活的抑制，即恢复NFs中BGN、FAP和α-SMA的表达。这些结果表明，黑色素瘤细胞中的BGN-MDK轴能够驱动NFs向CAF样表型的功能性激活。

4 结论

本研究系统阐述了BGN–MDK轴在黑色素瘤中的多层面和双向作用。在黑色素瘤细胞内，m⁶A介导的BGN上调促进了肿瘤进展，并导致MDK分泌，从而激活NFs成为CAF样表型。在这些被激活的CAFs内部，BGN通过AEBP1在转录水平上调MDK的分泌，形成了一个自我强化的BGN/AEBP1/MDK轴。这个基质轴有力地推动了黑色素瘤的进展，并可能影响黑色素瘤TME中CD8⁺T细胞的浸润。因此，BGN扮演了一个恶性循环中的核心协调者角色：它参与黑色素瘤细胞驱动的成纤维细胞活化，而其在CAFs中的表达又通过AEBP1–MDK通路维持了一个支持肿瘤的微环境。靶向这一轴心，特别是在CAFs中，为破坏肿瘤-基质共进化、改善治疗策略提供了有前景的新方向。