Cancer-associated fibroblasts induce accumulation of SPP1+ macrophages to suppress tumor immunity of gastric cancers
위암 관련 섬유모세포와 SPP1 양성 대식세포가 면역치료에 미치는 영향에 대한 연구
- 주제(키워드) Gastric Cancer , Cancer-associated fibroblast , SPP1 , Macrophage , Tumor immunity
- 주제(DDC) 570
- 발행기관 아주대학교
- 지도교수 허훈
- 발행년도 2023
- 학위수여년월 2023. 2
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 의생명과학과
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/ajou/000000032495
- 본문언어 영어
- 저작권 아주대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
초록/요약
암 관련 섬유모세포는 종양 기질을 주로 구성하는 세포이며 위암의 진행과 면역치료에 대한 내성을 일으킨다는 사실이 이미 보고되어 왔지만, 면역 치료에 대한 내성을 촉진시키는 기전에 대해서는 충분히 밝혀지지 않았다. 위암의 전사체 분석을 통해, 종양의 암 관련 섬유모세포가 특이적인 SPP1 양성 대식세포 분화에 관여하여 T 세포의 침착을 억제하는 사실을 확인했다. 이에 본 연구에서는 대식세포에 대한 암 관련 섬유모세포의 영향에 대해 밝히고, 또한 SPP1 양성 대식세포가 T 세포의 억제에 기여하는지를 밝혀내고자 하였다. 본 연구에서 암 관련 섬유모 세포가 단핵구 세포주인 THP-1 을 끌어오는 능력을 갖고, 이는 암 관련 섬유모 세포에서 분비하는 CCL2 에 의해서 조절되는 것을 확인했다. 또한 THP-1 에서 분화시킨 대식세포가 암 관련 섬유모세포에 의해 자극을 받았을 때, SPP1 양성 대식세포의 마커인 SPP1 의 발현이 증가한 것을 확인했다. 그리고 여러 생물 정보 자료를 통해 STAT3 경로에 의해서 SPP1 이 조절되고, 암 관련 섬유모세포에서 유래된 IL-6 가 대식세포의 STAT3 경로를 통해서 SPP1 의 발현을 조절하는 것도 또한 밝혔다. T 세포 세포주인 Jurakt 과 primay T 세포를 통해 암 관련 섬유모세포에 의해 유도된 SPP1 양성 대식세포가 T 세포의 활성을 억제하는 것도 확인했다. 추가로, 섬유모세포를 함께 이식한 동종 마우스 종양 모델을 통해, 섬유모세포가 많은 종양에서 대식세포와 SPP1 의 단백질인 osteopontin 이 증가하였고, CD8+ T 세포가 종양의 중심이 아닌 가장자리에 축적된 것을 확인했다. 위암 환자의 암 조직의 면역형광염색을 통해, SPP1 양성 대식세포가 암 관련 섬유모세포 주위에 위치한 것을 확인했다. 또한 전사체 분석으로 위암 환자들 중 암 관련 섬유모세포와 SPP1 양성 대식세포의 침착이 모두 높은 환자들은 짧은 전체 생존율과 면역치료에 대한 좋지 않은 반응을 가지는 것을 확인했다. 결과적으로, 본 연구에서는 위암 관련 섬유모세포에 의해 유도된 SPP1 양성 대식세포는 위암 환자의 나쁜 예후 및 안 좋은 면역치료 효과와 관련 있음을 밝혔으며, 앞으로 암 관련 섬유모세포와 SPP1 양성 대식세포 사이의 관계를 차단하는 것이 새로운 위암 치료 전략이 될 수 있을 것으로 기대한다.
more초록/요약
Introduction Cancer-associated fibroblasts (CAFs) are a major cell type of the tumor stroma, and their effect on the progression and resistance to immune-checkpoint inhibitors of gastric cancer (GC) has recently been reported. However, the effects of CAFs on the induction of an immunosuppressive tumor microenvironment (TME) are not fully understood. Single-cell RNA-seq revealed a deep layer in GC tumors, which lacked tumor-infiltrating lymphocytes (TILs) enriched in CAFs and unique macrophage types, including SPP1+ macrophages. Thus, CAFs might play a role in the accumulation of SPP1+ macrophages and exclusion of TILs. The aim of this study was to investigate the effects of CAFs on macrophages and tumor immunity. Methods A migration assay was used to check whether CAFs could recruit the monocytic cell line THP-1. THP-1-derived macrophages were stimulated by CAFs, and differently expressed genes were analyzed using RNA-seq, qRT-PCR, and western blotting. The role of CAFs on macrophage stimulation was evaluated using GSEA analysis and western blotting. Furthermore, the effect of CAF-stimulated macrophages on T cell inhibition was investigated in Jurkat cell lines and primary human CD8+ T cells using RT-PCR and flow cytometry. Moreover, fibroblasts were isolated from murine gastric walls, and syngeneic fibroblast-rich tumor models were established to verify the effects of fibroblasts on tumor immunity in vivo. Finally, immunofluorescence was performed, and the transcriptome data of GC cohorts were analyzed to assess the local or clinical relevance of CAF and macrophage infiltration. Results: Migration assays showed that CAF cells recruited THP-1 cells and that CCL2, secreted from CAFs, modulated the recruitment of monocytes. RNA-seq results demonstrated that CAFs significantly upregulated SPP1 expression levels in macrophages, and qRT-PCR and western blotting results validated that CAFs increased SPP1 and osteopontin (OPN) protein levels in macrophage. Co-culture of CAF-stimulated macrophages with activated T cells inhibited IFNG levels and the proliferation activity of T cells. In syngeneic fibroblast-rich cancer models, fibroblasts contribute to macrophage and OPN abundance in tumors, resulting in CD8+ T cell accumulation, not in the central region but in the peripheral region of tumors. Using immunofluorescence and transcriptome data analysis, we identified that SPP1+ macrophages localize closely to CAFs, and the correlation between CAFs and SPP1+ macrophages was positive in all three independent GC cohorts. In addition, patients with high CAF and SPP1+ macrophage infiltration showed poor overall survival and resistance to immune checkpoint inhibitors. Conclusion The results of this study indicated that CAFs could suppress tumor immunity by SPP1+ macrophage induction and were significantly related to poor prognosis in patients with GC. Therefore, targeting the communication between CAFs and SPP1+ macrophages may be a potential strategy for GC treatment.
more목차
1. Introduction 1
2. Material and Methods 3
3. Results 12
3.1 CAF-induced CCL2 contributes to the migration of monocytes 12
3.2 CAFs reprogram macrophages into the SPP1+ phenotype via the IL6/STAT3 signaling pathway 17
3.3 CAF-stimulated macrophages suppress T cell activation 24
3.4 Fibroblasts accumulate SPP1+ macrophages and control tumor immunity in a preclinical model 28
3.5 CAFs and SPP1+ macrophages are positively correlated in tumor infiltration and associated with clinical outcome in GC 35
4. Discussion 45
5. Reference 46
6. 국문요약 51
