《ImmunoTargets and Therapy》：Kasugamycin Inhibits Melanoma Lung Metastasis and CHI3L1-Driven M2-Like Tumor-Associated Macrophage Differentiation
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在癌症进展中，靶向肿瘤微环境（Tumor Microenvironment, TME）内的免疫抑制细胞是重要策略。本文聚焦于几丁质酶-3-样蛋白1（Chitinase-3-like-1, CHI3L1）在驱动M2样肿瘤相关巨噬细胞分化、促进黑色素瘤肺转移中的作用。研究人员系统评估了广谱几丁质酶抑制剂春日霉素的抗肿瘤效果，发现其可有效阻断CHI3L1介导的EGFR/STAT3信号通路，抑制M2样巨噬细胞极化，从而显著减少肺转移灶。该研究为靶向CHI3L1通路治疗转移性癌症提供了新的机制见解和药物重定向策略。
想象一下，肺部这个人体与外界交换气体的核心区域，不仅会遭受原发癌的侵袭，也常常成为身体其他部位癌细胞“逃逸”后的“庇护所”。黑色素瘤就是一种极具侵袭性的皮肤癌，其肺转移是导致患者死亡的主要原因之一。尽管免疫检查点抑制剂等疗法取得了进展，晚期肺癌（包括转移性肺癌）的五年生存率仍不足10%，开发新的有效治疗策略是亟待解决的临床需求。越来越多的证据表明，肿瘤的进展和转移不仅取决于癌细胞自身，还深受其周围“土壤”——即肿瘤微环境（TME）——的影响。在这个复杂的微环境中，一类被称为“肿瘤相关巨噬细胞”的免疫细胞扮演了关键角色，它们常常被癌细胞“策反”，呈现出M2样表型，转而支持肿瘤的生长、免疫逃逸和转移。那么，是什么信号“策反”了这些巨噬细胞？能否找到一把钥匙，锁定这个关键的“策反信号”，从而扭转战局？这正是本文研究所要探索的核心。
这项发表在《ImmunoTargets and Therapy》上的研究，将目光锁定在一个名为几丁质酶-3-样蛋白1的分子上。CHI3L1是一种缺乏酶活性的糖蛋白，但在多种癌症患者血清和组织中高表达，与不良预后相关，被认为是驱动促肿瘤微环境的“元凶”之一。之前的研究已提示CHI3L1可能参与巨噬细胞的M2极化，但其在驱动肿瘤相关巨噬细胞分化、促进肺转移中的具体作用和机制尚不明确。同时，一种从放线菌中发现的天然氨基糖苷类抗生素——春日霉素，已被证明是几丁质酶家族的广谱抑制剂，具有抗纤维化等活性，但它对CHI3L1的调控作用及其抗肿瘤潜力仍是未知数。为了回答这些问题，研究人员系统探究了春日霉素能否通过抑制CHI3L1的功能，来阻断M2样巨噬细胞分化，进而遏制黑色素瘤的肺转移。
研究人员采用了体内与体外相结合的策略。在动物模型中，他们利用小鼠黑色素瘤肺转移模型评估春日霉素的治疗效果，并使用了肺上皮细胞特异性过表达CHI3L1的转基因小鼠来验证其作用靶点的特异性。对肺组织中的免疫细胞群体，他们通过流式细胞术进行精细分析。在体外，他们用人单核细胞系THP-1模拟了由CHI3L1驱动的巨噬细胞M2分化过程。为了揭示分子机制，他们对分化后的巨噬细胞进行了批量核糖核酸测序，并通过药理学手段（使用表皮生长因子受体抑制剂吉非替尼）验证了关键信号通路。
Kasugamycin Inhibits Melanoma Lung Metastasis
研究首先证实了春日霉素的抗转移效果。在小鼠尾静脉注射B16-F10黑色素瘤细胞建立肺转移模型后，腹腔注射春日霉素治疗。结果显示，春日霉素以剂量依赖的方式显著减少了小鼠肺部黑色素瘤转移灶（黑色结节）的数量，苏木精-伊红染色也显示肺实质内的肿瘤生长受到抑制。这初步证明了春日霉素具有抑制黑色素瘤肺转移的能力。
Kasugamycin Inhibits CHI3L1-Mediated Signaling and Anti-Apoptotic Responses of Lung Macrophages
接下来，研究深入到了机制层面。鉴于春日霉素是几丁质酶抑制剂，而CHI3L1与几丁质酶结构相似，研究人员假设春日霉素也能影响CHI3L1的信号。在体外，他们用重组CHI3L1刺激小鼠肺巨噬细胞AMJ2-C11，发现其可激活促生存的细胞外调节蛋白激酶和蛋白激酶B信号通路，而这种激活可被春日霉素或抗CHI3L1中和抗体所阻断。此外，CHI3L1能保护巨噬细胞免受过氧化氢诱导的氧化应激凋亡，春日霉素同样能逆转这种抗凋亡效应。这表明春日霉素能够有效抑制CHI3L1介导的巨噬细胞信号传导和细胞反应。
KSM Inhibits M2-Like TAM Accumulation in Lungs with Melanoma Metastasis
那么，春日霉素在活体内如何影响肿瘤微环境中的巨噬细胞呢？对发生黑色素瘤肺转移的小鼠肺部进行分析发现，肿瘤组织周围积累了大量表达CD206、CD163和PD-L1的巨噬细胞，这些是M2样肿瘤相关巨噬细胞的经典标志物。重要的是，春日霉素治疗显著减少了这些CD206/CD163双阳性巨噬细胞的数量，也降低了它们表面PD-L1的表达水平。这提示春日霉素在体内能够抑制M2样肿瘤相关巨噬细胞在转移灶周围的聚集。
CHI3L1 Enhances the Melanoma Lung Metastasis and M2 Macrophage Accumulation in the Lung
为了直接证明CHI3L1是春日霉素作用的关键靶点，研究人员使用了CHI3L1转基因小鼠。与野生型小鼠相比，在接受低剂量黑色素瘤细胞攻击后，CHI3L1转基因小鼠肺部形成了更多的转移灶，并且积累了更多的CD206(+)/CD163(+)和CD206(+)/PD-L1(+)的巨噬细胞。而春日霉素治疗，不仅能显著减少野生型小鼠的转移灶，更能几乎完全消除CHI3L1过表达所带来的促转移和促M2巨噬细胞积累效应。这强有力地表明，春日霉素的抗肿瘤作用具有CHI3L1特异性，并且是通过拮抗CHI3L1的功能来实现的。
KSM Inhibits CHI3L1-Driven M2 Macrophage Differentiation in vitro
体外实验进一步证实了CHI3L1对巨噬细胞分化的直接驱动作用。用人单核细胞THP-1进行体外分化，当用重组CHI3L1（联合巨噬细胞集落刺激因子）刺激时，细胞高表达了CD206、CD163、PD-L1、CX3CR1、CD36等一系列M2型巨噬细胞的标志物，而对M1型标志物如诱导型一氧化氮合酶的表达无显著影响。春日霉素的加入，则显著抑制了CHI3L1诱导的这些M2标志物的表达。流式细胞术和蛋白质印迹结果也一致证实，春日霉素强烈抑制了CHI3L1驱动的CD206(+)/CD163(+) M2巨噬细胞分化。
Identification of KSM-Regulated Genes in CHI3L1-Driven M2 Macrophage
最后，研究通过批量核糖核酸测序深入挖掘了春日霉素作用的分子机制。基因表达谱分析发现，CHI3L1刺激上调了大量与促肿瘤活动相关的基因，而下调了一些具有抗肿瘤活性的基因。其中，表皮生长因子受体是受CHI3L1上调、又被春日霉素下调最显著的基因之一。进一步的验证实验表明，CHI3L1确实能增加巨噬细胞中EGFR的mRNA和蛋白表达，并促进其酪氨酸1068位点的磷酸化。更重要的是，使用EGFR抑制剂吉非替尼处理，能够显著减弱CHI3L1所诱导的信号转导和转录激活因子3的磷酸化（激活），并阻断CHI3L1驱动的CD163和CD206等M2标志物的上调。这揭示了一条CHI3L1-EGFR-STAT3的信号级联通路，是CHI3L1驱动M2巨噬细胞分化的关键机制，而春日霉素正是通过干扰这一轴心发挥作用。2-fold) by CHI3L1 stimulation but downregulated (< 2-fold) by KSM treatment. (C) Representative mRNA expression of EGFR in differentiated macrophages with CHI3L1 and KSM treatment was detected by real-time qRT-PCR. (D) Representative immunoblots showing p-EGFR (Tyr1068) and total EGFR expression in differentiated macrophages with CHI3L1 and KSM. (E) Effect of EGFR inhibition on the expression of p-STAT3 and total-STAT3 in CHI3L1-stimulated, differentiated macrophages by gefitinib treatment. (F) Effects of EGFR inhibition on the expression of CD163 and CD206 in CHI3L1-stimulated, differentiated macrophages by gefitinib treatment.">
综上所述，这项研究揭示了春日霉素一种先前未被认识到的抗肿瘤机制。研究证实，CHI3L1是驱动M2样肿瘤相关巨噬细胞分化和黑色素瘤肺转移的关键因子。春日霉素作为一种广谱几丁质酶/几丁质酶样蛋白抑制剂，能够特异性拮抗CHI3L1的功能，通过阻断CHI3L1-EGFR-STAT3信号轴，有效抑制巨噬细胞的M2极化，从而在体内外显著遏制黑色素瘤的肺转移。该研究的意义在于：首先，它明确了CHI3L1在塑造免疫抑制性肿瘤微环境中的核心作用，为理解癌症进展提供了新的视角。其次，它发现了春日霉素这一“老药”在抗癌，特别是针对CHI3L1高表达肿瘤方面的“新用”，为药物重定向提供了强有力的实验依据。春日霉素本身具有已知的低毒性和既往临床使用历史，这为其快速转化为临床抗癌疗法提供了潜在优势。最后，所阐明的CHI3L1-EGFR-STAT3轴不仅是一个新的机制发现，也为联合使用春日霉素与现有EGFR抑制剂等靶向药物提供了理论支持，有望为治疗黑色素瘤肺转移及其他CHI3L1驱动的恶性肿瘤开发出全新的免疫调节策略。
