肿瘤定植肺炎链球菌促进透明细胞肾细胞癌恶性进展及帕唑帕尼耐药

《Cancer Research》：Tumor-Resident Streptococcus pneumoniae Promotes Malignant Progression and Pazopanib Resistance in Clear Cell Renal Cell Carcinoma Open Access

　　

持续性酪氨酸激酶抑制剂（Tyrosine Kinase Inhibitor, TKI）耐药已成为延长透明细胞肾细胞癌（Clear Cell Renal Cell Carcinoma, ccRCC）患者生存期的障碍。通过对接受TKI帕唑帕尼治疗的ccRCC队列患者样本进行微生物组筛查，研究人员发现肺炎链球菌（Streptococcus pneumoniae）是帕唑帕尼耐药ccRCC样本中主要的瘤内微生物群。进一步研究表明，S. pneumoniae通过消耗肿瘤微环境（Tumor Microenvironment, TME）中的锰（Mn2+）离子，重编程ccRCC细胞的脂质代谢，从而促进恶性进展及帕唑帕尼耐药的发生。S. pneumoniae通过降低Mn2+水平抑制三联基序蛋白28（Tripartite Motif–Containing Protein 28, TRIM28）的S-亚硝基化（S-nitrosylation），使得TRIM28能够与转录因子SP1（SP1 Transcription Factor, SP1）发生物理相互作用，进而促进溶质载体家族27成员1（Solute Carrier Family 27 Member 1, SLC27A1）的转录及脂质沉积。综上所述，这些发现表明肿瘤定植S. pneumoniae在赋予帕唑帕尼耐药性方面发挥重要作用，提示S. pneumoniae可作为ccRCC中帕唑帕尼反应性的潜在生物标志物。

研究背景与立题依据

透明细胞肾细胞癌（ccRCC）是最常见的肾癌亚型，具有高度侵袭性。尽管以帕唑帕尼（Pazopanib）、舒尼替尼等为代表的酪氨酸激酶抑制剂（TKI）已成为晚期ccRCC治疗的基石，但许多患者表现出原发或获得性耐药，这严重限制了患者的生存期。近年来，宿主微生物群作为调节癌症易感性和肿瘤进展的关键介质受到广泛关注。证据表明，微生物不仅是结直肠癌的特征，在胰腺癌、肺癌及乳腺癌等多种实体瘤组织中也存在丰富的微生物群落，且瘤内微生物组的组成显著影响治疗反应和预后。然而，由于组织相关微生物生物量低、宿主污染及环境干扰等因素，其具体机制研究面临挑战。本研究旨在探索ccRCC中瘤内微生物在帕唑帕尼耐药中的作用及其潜在的分子机制。

关键技术方法

本研究采用了多种前沿技术。首先，利用2bRAD-M（2b Restriction Enzyme Analysis of DNA – Microbiome）测序技术对30例帕唑帕尼完全缓解/部分缓解（PAZ-S）和19例疾病进展（PAZ-R）患者的ccRCC组织进行微生物组学分析。其次，建立了抗生素处理的小鼠原位移植瘤模型，结合活体生物发光成像评估肿瘤生长。在机制层面，运用了染色质免疫共沉淀测序（ChIP-seq）、荧光原位杂交（FISH）、免疫荧光（IF）、免疫组化（IHC）、油红O染色及气相色谱-串联质谱（GC–MS/MS）等技术。此外，还通过诱导型一氧化氮合酶（iNOS）缺失小鼠模型验证了体内机制。

研究结果

1. 微生物群是ccRCC的重要组成部分

研究人员通过对ccRCC样本的细菌培养及2bRAD-M测序分析发现，在帕唑帕尼耐药（PAZ-R）患者中，瘤内微生物群落多样性显著降低。具体而言，Streptococcus（链球菌属）在PAZ-R组显著富集，其平均富集水平是对照组（PAZ-S）的14.6838倍。进一步的物种水平分析锁定了Streptococcus pneumoniae（肺炎链球菌）。扫描电镜观察证实S. pneumoniae存在于786-O细胞表面。这些结果表明，S. pneumoniae在帕唑帕尼耐药的ccRCC患者中特异性富集。

2. S. pneumoniae促进ccRCC的恶性表型及对帕唑帕尼的耐药

体外实验显示，S. pneumoniae条件培养基（CM）能显著增强ccRCC细胞在帕唑帕尼处理下的活力，抑制细胞凋亡，并促进细胞从G₁期向S/G₂期转变，增强迁移能力。体内实验中，原位移植瘤模型证实，瘤内定植S. pneumoniae显著削弱了帕唑帕尼的抗肿瘤疗效，降低了荷瘤小鼠的生存率。重要的是，使用抗生素清除瘤内细菌后，肿瘤的帕唑帕尼敏感性得以恢复。机制探索发现，S. pneumoniae导致肿瘤间质液（TIF）中Mn²⁺浓度显著降低，而外源性补充Mn²⁺则能逆转S. pneumoniae诱导的耐药表型。

3. S. pneumoniae通过掠夺Mn²⁺促进ccRCC细胞脂质代谢重编程

RNA测序（RNA-seq）分析显示，暴露于S. pneumoniae条件培养基的786-O细胞中，脂肪酸代谢相关通路显著富集。油红O染色及GC–MS/MS分析证实，S. pneumoniae促进了ccRCC细胞内的脂质沉积，特别是油酸（Oleic Acid）的摄取，而这一过程依赖于长链脂肪酸转运蛋白SLC27A1。在PAZ-R患者样本中，SLC27A1的表达水平及脂滴密度均显著高于PAZ-S样本，且两者呈正相关。体外实验进一步证明，敲低SLC27A1可阻断S. pneumoniae诱导的油酸摄取及帕唑帕尼耐药。利用psaA（一种ABC转运蛋白基因）缺陷型S. pneumoniae突变株进行的实验表明，S. pneumoniae通过PsaA介导的Mn²⁺螯合作用来促进脂质代谢重编程。

4. Mn²⁺促进TRIM28的S-亚硝基化并调节SLC27A1表达**

研究人员通过数据库预测及实验验证发现，转录辅因子TRIM28是SLC27A1的关键调控因子。Mn²⁺能够诱导TRIM28的S-亚硝基化修饰，导致其泛素化降解。在S. pneumoniae存在下，由于Mn²⁺被消耗，TRIM28的S-亚硝基化水平降低，蛋白稳定性增加。染色质免疫共沉淀（ChIP）实验证实，去亚硝基化的TRIM28能够与转录因子SP1协同结合在SLC27A1的启动子区域，显著上调其转录活性。动物实验表明，外源性补充Mn²⁺可促进TRIM28降解，抑制肿瘤生长，而这种抑瘤效应在TRIM28 C229A（模拟持续去亚硝基化状态）突变体中消失。

5. 体内验证Mn²⁺诱导的TRIM28降解抑制肿瘤进展

通过构建野生型和C229A突变型TRIM28的稳转细胞系，研究人员在体内证实了Mn²⁺诱导的TRIM28降解对肿瘤进展的抑制作用。在野生型TRIM28组中，补充Mn²⁺显著抑制了肿瘤生长，而在C229A突变体组中，Mn²⁺的抑瘤效果被消除。这进一步证实了Mn²⁺-TRIM28-SLC27A1信号轴在调控ccRCC恶性表型中的核心地位。

结论与意义

本研究发现并证实了肿瘤定植的S. pneumoniae通过PsaA蛋白掠夺肿瘤微环境中的Mn²⁺，抑制TRIM28的S-亚硝基化修饰，稳定TRIM28蛋白并增强其与SP1的协同转录活性，从而上调SLC27A1表达，促进ccRCC细胞对油酸的摄取和脂质沉积，最终导致肿瘤细胞对帕唑帕尼产生耐药。该研究揭示了瘤内微生物群通过调节金属离子稳态影响宿主肿瘤代谢和药物治疗反应的新型跨域互作机制，为克服ccRCC的TKI耐药提供了新的潜在靶点和治疗策略。论文发表于《Cancer Research》。