肝细胞癌（HCC）是最常见的原发性肝癌，其中，肝癌肿瘤微环境对于肝癌的发生发展至关重要。肿瘤浸润的单核/巨噬细胞是肝癌肿瘤微环境中最丰富的基质细胞，与肝癌的进程密不可分，被认为是治疗肝癌的重要靶点。肿瘤来源的胞外囊泡是肿瘤微环境中细胞间通讯的重要媒介，但是在介导肝癌细胞与肿瘤浸润的单核/巨噬细胞间通讯的作用机制及其对肝癌进程的影响尚不明确。
2020年5月28日，生命科学学院吴乔教授团队在Cell子刊Molecular Cell在线发表了题为“Ectosomal PKM2 Promotes HCC by Inducing Macrophage Differentiation and Remodeling the Tumor Microenvironment”研究论文。该研究不仅发现肝癌细胞中SUMO化修饰促进PKM2靶向质膜以微囊泡的形式外泌，进而通过诱导单核细胞分化成为M2-like巨噬细胞促进肝癌进程，还揭示微囊泡PKM2可以作为一个潜在的肝癌临床诊断标志物和治疗靶点。
课题组首先提取了正常肝细胞和肝癌细胞的外泌体（Exosome）及微囊泡（Ectosome），将其分别与单核细胞共孵育，发现肝癌细胞的微囊泡而不是外泌体能够显著促进单核细胞分化。随后对这两种囊泡进行蛋白质组学分析，筛选到糖酵解通路的重要代谢酶PKM2（Pyruvate kinase M2）是肝癌细胞微囊泡中关键的传递蛋白。肝癌细胞能够以微囊泡的形式向单核细胞传递PKM2，显著上调单核细胞的糖酵解水平，引起单核细胞向M2-like巨噬细胞分化。探究细胞分化的分子机制结果表明，肝癌细胞微囊泡PKM2被单核细胞吸收后，能够作为代谢酶和蛋白激酶，“双管齐下”地上调单核/巨噬细胞分化关键转录因子（包括MafB、c-Maf和Egr-1）的表达，促进单核/巨噬细胞分化。
由于肝癌细胞微囊泡PKM2诱导分化的巨噬细胞能够大量分泌各种细胞因子和趋化因子到培养液上清中，研究人员将这些培养液上清与肝癌细胞共孵育后发现肝癌细胞的增殖和迁移能力明显提高，强烈提示巨噬细胞分泌的细胞因子/趋化因子能够对肿瘤细胞进行“反哺”进而促进肝癌进程。随后，他们利用小鼠肝癌原位移植瘤模型、皮下移植瘤模型、尾静脉注射肺转移模型、DEN/CCl4诱导的小鼠肝癌模型及Mst1/2 DKO小鼠自发产生肝癌等五种模型，提供一系列体内证据充分证明了肝癌细胞微囊泡PKM2通过介导肝癌细胞与单核/巨噬细胞间相互作用促进肝癌进程。信号转导通路的研究显示，在肝癌细胞中PKM2发生了SUMO化修饰，促进其自身靶向质膜，通过与定位于质膜介导微囊泡出芽的蛋白ARRDC1相互作用，以微囊泡的形式外泌。而巨噬细胞分泌的趋化因子CCL1能够与肝癌细胞表面受体CCR8结合，诱导信号级联反应，增强肝癌细胞中PKM2与ARRDC1相互作用，从而促进肝癌细胞中更多的PKM2以微囊泡的形式外泌，最终在肝癌细胞与单核/巨噬细胞间形成一个正反馈调节回路促进肝癌进程。
最后，课题组在DEN/CCl4或HFD/STZ诱导的小鼠肝癌模型及临床肝癌样品中发现在血浆中能够容易地检测到微囊泡PKM2，并且临床肝癌样品中血浆微囊泡PKM2水平明显提高，有望成为一个潜在的肝癌早期诊断标志物。
吴乔教授为该文的通讯作者。侯佩佩（博士后）、罗立娟（硕士生）、陈航姿（教授）、陈旗涛（博士生）和边学利（博士生）为该论文的共同第一作者。该项工作得到厦门大学附属中山医院王效民教授团队和生命科学学院周大旺教授课题组的大力支持。由科技部国家重点研发计划和国家基金委医学部重点项目资助完成。
原文链接：https://www.cell.com/molecular-cell/fulltext/S1097-2765(20)30305-1
