FAP功能受体介导STAT3/TGF-β通路参与肿瘤免疫逃逸新机制研究

Fibroblast activation protein (FAP) is a key molecule of the induction of local immune suppression in tumor microenvironment. Based on the previous study, we found that FAP+ fibroblast cells could upregulate the TGF-β expression in tumor cells, and the supernant from co-culture of FAP+ fibroblast cells and tumor cells could stimulate the differentiation of mice PBMC to Treg. The systemic analysis of the results implicated that STAT3/TGF-β signaling pathway may be the key event of the induction of immune escape. Therefore, to exploration the functional receptor of FAP and its signaling pathway is the significant scientific question of this program. In this study, we intend to identify the functional receptor of FAP in tumor cell by employing immune precipitation and mass spectrum. We also investigate the regulation network among FAP, functional receptor and STAT3/TGF-β by using qRT-PCR and Western blot adopting gain-and loss of function strategy. Finally, the immune suppressive effect of FAP in tumor microenvironment will be validated both in vitro and in vivo to elucidate the mechanism of FAP mediated immune escape in tumor microenvironment from STAT3/TGF-β signaling pathway. The study will not only indicate new target and new theory in tumor treatment and prevention, but also open up new study direction of FAP.

成纤细胞维激活蛋白是诱导肿瘤微环境免疫逃逸的关键分子，但诱导机制尚未阐明。我们前期研究表明，FAP+成纤维细胞能刺激肿瘤高表达TGFβ，并且与肿瘤共培养上清能诱导PBMCs向Treg细胞分化。分析发现FAP可能作为信号分子与其功能受体结合并激活STAT3/TGFβ信号通路。因此，筛选FAP的功能受体和研究其介导的信号通路成为本项目的核心科学问题。本研究拟通过免疫共沉淀和质谱等手段锁定FAP在肿瘤细胞上的功能受体。通过Gain-and loss of function策略，利用定量PCR和免疫印迹等技术在FAP、功能受体和STAT3/TGFβ三个层次上对该通路进行全面系统地研究和验证。最后，在体内外探讨FAP在肿瘤微环境中的免疫抑制效应，以期阐明FAP通过结合其功能受体激活STAT3/TGFβ信号通路诱导肿瘤微环境免疫逃逸的机理。本研究不仅为肿瘤的防治提供新靶点，也开辟了FAP研究的新方向。

肿瘤微环境作为肿瘤赖以生存的周围环境，能为肿瘤的发生和发展提供营养的“土壤”和免疫“庇护”。但是，肿瘤微环境中局部免疫逃逸的形成机制尚未阐明。肿瘤微环境主要由两类细胞构成：肿瘤细胞和基质细胞。基质细胞作为肿瘤生长的重要土壤能为肿瘤提供刺激信号。同时，基质细胞也能刺激肿瘤细胞分泌免疫抑制性细胞因子和诱导免疫调节细胞分化，参与肿瘤微环境免疫抑制的形成。但是，基质细胞和肿瘤细胞之间如何相互作用尚不清楚。本项目基于人和小鼠系统构建了表达成纤维激活蛋白FAP的多株成纤维细胞系和肿瘤细胞系。利用免疫共沉淀和高分辨质谱技术发现FAP的作用受体是IFIT2。进一步转录组学测序研究法发现FAP能下调STAT-2诱导细胞对干扰素的抵抗效应，同时能上调细胞周期蛋白CCNB1的表达进而促进细胞增殖。其次，FAP能在小鼠细胞系上促进STAT-3的磷酸化进而上调其磷酸化水平。ELISA证实FAP阳性成纤维细胞能促进PBMC分泌TGF-β和IL-10等抑制性细胞因子。在裸鼠肺癌移植瘤模型证实，FAP阳性表达的肿瘤细胞能显著干扰素-α的增殖抑制，且干扰素-α能进一步促进肿瘤的增殖。其次，将FAP阳性表达的成纤维细胞与肺腺癌细胞混合接种裸鼠，也能显著诱导肺腺癌细胞对干扰素-α的抵抗效应，并能促进肺腺癌的增殖。利用组织芯片，我们发现FAP高表达患者的生存期显著低于FAP低表达的患者。通过本项目的研究，我们证实了FAP能诱导肺腺癌细胞对干扰素进行抵抗的效应，揭示了肿瘤微环境为肿瘤提供免疫庇护的其中一条分子机理。在临床表达本上的研究成果，明确了FAP可作为肺腺癌患者预后生存和病理诊断的潜在分子靶标。