文獻(xiàn)學(xué)習(xí)115--Neutrophils resist ferroptosis and promote breast cancer metastasis through aconitate de...

1. TINs in the mammary TME demonstrate potent immunosuppression
2. scRNA-seq reveals distinct transcriptomes between TINs and blood neutrophils

作者發(fā)現(xiàn)三種乳腺癌模型中中性粒細(xì)胞都增多(a-b)怨愤。隨后作者取了小鼠模型的血和腫瘤組織脱惰,分選中性粒后進(jìn)行了單細(xì)胞測序,得到了外周血中性粒BNs和腫瘤浸潤中性粒TINs (c-d)斋否。與BNs相比巩趁,TINs中IL-6, p38 MAPK, MIF regulation of innate immunity, NRF2介導(dǎo)的氧化應(yīng)激反應(yīng)等通路顯著激活(e)。差異基因結(jié)果顯示與BNs相比泉蝌,TINs中多種趨化因子榄棵,促炎因子出現(xiàn)顯著上調(diào),Acod1也顯著上調(diào) (f-g)筐钟。只展示代謝相關(guān)基因發(fā)現(xiàn)一些代謝酶如Ptgs2也出現(xiàn)顯著上調(diào)(h)。

To identify metabolism-related gene expression changes, KEGG-cataloged metabolic enzyme genes with expression reads in BNs and TINs were analyzed. (h圖可以參考)

3. Acod1 is highly expressed in TINs of primary and metastatic BC in mice and patients

與E0771-bearing mice 或 tumor-free lung相比赋朦,乳腺癌中性粒升高篓冲,且在肺轉(zhuǎn)移的中性粒中更高(a)。且在三種模型中宠哄,乳腺癌中性粒及肺轉(zhuǎn)移中性粒中Acod1都顯著比骨髓血液和脾臟更高(b)壹将。乳腺癌組織的免疫熒光結(jié)果顯示Acod1只在髓系細(xì)胞表達(dá),且在TIN中最高(c-e)毛嫉。而在E0771-colonized lung诽俯,超過80%的Ly6G陽性細(xì)胞表達(dá)Acod1 (f-g)。隨后作者在患者組織上進(jìn)行了驗(yàn)證 (h-i)承粤。
在已發(fā)表的人的腫瘤單細(xì)胞測序數(shù)據(jù)中暴区,作者同樣發(fā)現(xiàn)Acod1在乳腺癌腫瘤髓系細(xì)胞中高表達(dá),在中性粒細(xì)胞中更高辛臊,而在血中不表達(dá)仙粱。

4. Neutrophil Acod1 promotes lung metastasis in mouse BC models

為了探究Acod1的功能,作者使用E0771 genetically labeled with mcherry or TR (tk-GFP-luciferase triple reporter) 來評估WT和Acod1-/-小鼠中primary tumors 和 lung metastasis情況(a)彻舰。作者發(fā)現(xiàn)lung metastasis burden在Acod1-/-鼠顯著更低(b,c)伐割,死亡率也更低(d)。隨后作者給造模小鼠注射了pbs或dimethyl itaconate (DMI) (e)刃唤,發(fā)現(xiàn)DMI在不影響原發(fā)腫瘤生長的情況下促進(jìn)腫瘤轉(zhuǎn)移隔心,降低存活率(f-h)。
隨后作者進(jìn)行了neutrophil adoptive cell transfer (ACT)尚胞。作者分選了WT 和 Acod1-/-小鼠的骨髓細(xì)胞硬霍,與E0771條件培養(yǎng)基一起培養(yǎng)了3天,隨后進(jìn)行了中性粒分選辐真。結(jié)果發(fā)現(xiàn)WT 而不是 Acod1-/-小鼠的BMDNs可以誘導(dǎo)Acod1的表達(dá)(j)须尚。隨后作者將分選的BMDNs回輸給小鼠(i)。與回輸了CM-induced WT BMDNs小鼠相比侍咱,接受了CM-induced Acod1-/- BMDNs的小鼠肺轉(zhuǎn)移更少(k,l)耐床,存活更長(m)。在MMTV-PyMT Acod1+/+ 和MMTV-PyMT Acod1-/-小鼠(n-o)和中性粒特敲鼠中(p,q)也得到了一致的結(jié)果楔脯。. ICB-treated Mrp8-cre+ Acod1f/f 鼠的存活時(shí)間也顯著長于于 ICB-treated Acod1f/f littermates (g)撩轰。當(dāng) 使用Fer-1或vehicle治療ICB-treated Mrp8-cre+
Acod1f/f 鼠時(shí),F(xiàn)er-1 顯著促進(jìn)了 metastasis-bearing mice的死亡(h)。

5. Tumor-secreted GM-CSF induces Acod1 in neutrophils through the STAT5-C/EBPb axis

接著比較常規(guī)的做了上游

6. Acod1 sustains TIN survival by blunting ferroptosis

此前有文獻(xiàn)報(bào)道肺轉(zhuǎn)移腫瘤中的中性粒的ROS升高堪嫂。且在巨噬細(xì)胞和肝細(xì)胞中偎箫,Acod1可以下調(diào)ROS和氧化應(yīng)激。為了探究TIN中Acod1是否可以下調(diào)ROS皆串,作者分離了定量了WT 或 Acod1-/-小鼠的E0771肺轉(zhuǎn)移組織的TINs 淹办,并檢測了細(xì)胞ROS脂質(zhì)ROS線粒體ROS恶复。發(fā)現(xiàn)缺乏Acod1的TIN三種ROS都升高(a-c)怜森。由于ROS對中性粒細(xì)胞的死亡至關(guān)重要,作者檢測了TIN的死亡情況谤牡,發(fā)現(xiàn)Acod1-/-小鼠TIN減少副硅,活性也下降(d-f)。
Ferroptosis is iron-dependent cell death triggered by excessive ROS burden and lipid peroxidation. 由于Acod1-deficient
TINs的ROS升高翅萤,活性下降恐疲,作者推測Acod1 的loss 使得 TINs 對鐵死亡更敏感。所以作者使用鐵死亡抑制劑ferrostatin-1 (Fer-1)干預(yù)WT 和 Acod1-/- 荷瘤小鼠套么,發(fā)現(xiàn)給予Fer-1的Acod1-/- 荷瘤小鼠肺轉(zhuǎn)移加重培己,TIN增加(g-h)。體外實(shí)驗(yàn)中违诗,作者提取了WT或 Acod1-/-小鼠的骨髓細(xì)胞漱凝,在GM-CSF條件下與腫瘤細(xì)胞共培養(yǎng)。并在其中加入Fer-1和4-OI (i)诸迟,發(fā)現(xiàn)在Acod1-/- BMDNsTES 可以誘導(dǎo)更加顯著的lipid peroxidation and viability loss茸炒。而這種現(xiàn)象可以被4OI或Fer-1所消除(j-l)。
Taken together, we conclude that Acod1 overexpression protects TINs from ferroptosis, allowing more accumulation of TINs in the metastatic TME.

7. Acod1 blunts TIN ferroptosis through activating Nrf2-mediated antioxidant response

接著作者給Acod1找了一個(gè)已知的下游nrf2(Itaconate is an anti-inflammatory metabolite that activates Nrf2 via alkylation of KEAP1)阵苇。
作者發(fā)現(xiàn)Acod1敲除后壁公,Nrf2蛋白顯著下降(a),mRNA沒有顯著變化(b)绅项。Acod1敲除的TIN中紊册,抗氧化基因Gpx4, Gclc, 和 Nqo1也顯著下降(c)。而Nrf2的抑制劑ML385則抵消了對照和Acod1敲除細(xì)胞的差異(c)快耿。ML382處理后lipid peroxidation升高囊陡,cell viablity下降(d-f)。相反掀亥,Nrf2的激活劑NK252降低了TES-treated Acod1-/- BMDNs 的lipid peroxidation撞反,升高了cell viability,消除了WT and Acod1-/- BMDNs的差異(g-i)搪花。最后作者檢測了Acod1敲除對glutathione (the primary antioxidant metabolite antagonizing ferroptosis)的影響遏片。WT BMDNs比Acod1-/- BMDNs的glutathione更高嘹害,而4-OI或DMI可以顯著升高兩種BMDN的glutathione(j,k)。
Together, these data elucidate that itaconate
produced by Acod1 attenuates TIN ferroptosis by stimulating the Nrf2 antioxidant pathway.

8. Acod1 extinction boosts adaptive immunity and enhances immunotherapy

作者發(fā)現(xiàn)Acod1的metastasis-constraining effect是依賴于適應(yīng)性免疫吮便,因?yàn)镽ag1-/- Acod1+/+ 和 Rag1-/- Acod1-/-小鼠出現(xiàn)了類似的E0771-TR lung metastasis burden 和生存時(shí)間(a-c)笔呀。此外,Acod1-/- host 在使用 ICB(aPD1 plus aCTLA4)治療后生存時(shí)間顯著延長(d)髓需。Acod1
depletion 和 ICB組的TIN顯著下降(e)许师,CD8T和CD4T顯著增加,Treg下降僚匆,CD8T表達(dá)IFNG和GZMB也上升(f)枯跑。

這篇文章吧,用的模型鼠好多白热,臨床意義也比較大,整體做的蠻不錯(cuò)的粗卜。但是感覺效應(yīng)做的效應(yīng)很多都是間接效應(yīng)屋确,算是一點(diǎn)點(diǎn)小不足吧。

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