IF: 68.7446超高分Nature解读, DDR1 信号决定了胰腺癌的结果。

2022年10月5日，美国加州大学圣地亚哥分校基因调控与信号转导实验室和南京大学医学院附属鼓楼医院肝胆外科共同在Nature（IF：68.7446）期刊上发表了题为“Collagenolysis-dependent DDR1 signalling dictates pancreatic cancer outcome”的学术论文。首次发现了完全I型胶原蛋白（iCol I）触发盘状结构域受体1（DDR1）的降解，并且抑制胰腺导管腺癌（PDAC）的增长。

胰腺导管腺癌 (PDAC) 是一种高度促纤维增生、侵袭性的癌症，经常通过转移到肝脏进行扩散。癌症相关成纤维细胞、细胞外基质和 I型胶原蛋白 (Col I) 支持或抑制 PDAC 的进展，并可能阻碍血液供应和营养供应。肿瘤纤维化但是具有惰性基质*的PDAC患者比肿瘤由纤维溶解基质填充*的PDAC患者无进展生存期显著延长。*肿瘤纤维化但是具有惰性的基质是指：大规模的细胞外基质(ECM)沉积，肌成纤维细胞标志物α-SMA的低表达，和基质金属蛋白酶(MMP) 的低水平活性；*纤维溶解基质填充的肿瘤表现为：胶原纤维含量低，α-SMA 高表达，和高水平的 MMP 活性。

在本研究中，发现基质金属蛋白酶切割的Col I (cCol I)和完整的 Col I (iCol I) 对 PDAC 生物能量学、巨胞饮作用、肿瘤生长和转移产生相反的影响。cCol I 激活盘状结构域受体 1 (DDR1)–NF-κB–p62–NRF2 信号传导以促进 PDAC 的生长，而 iCol I 触发 DDR1 的降解并抑制 PDAC 的生长。与肿瘤具有高水平 cCol I、DDR1 和 NRF2 的患者相比，肿瘤富含 iCol I 并表达低水平 DDR1 和 NRF2 的患者的中位生存期有所提高。

一、cCol I 和 iCol I 对 PDAC 生长的影响不同

Col I 的结构改变是 PDAC 患者生存的预后指标。在临床前模型中，Col I 的结构改变通过 DDR1–NF-κB–p62–NRF2 级联调节肿瘤生长和代谢，该级联由 cCol I 激活并被 iCol I 抑制。先前实验证实胶原能够激活 DDR1 和下游 NF-κB，然而，作者新发现 iCol I 会触发 DDR1 的多泛素化和蛋白酶体降解。这表明 DDR1 区分了裂解的胶原蛋白和完整的胶原蛋白，后者能够抑制肿瘤的代谢和生长。

图1. 敲除Col I对PDAC肿瘤生长的控制

二、cCol I 与 iCol I 的比率控制 DDR1–NRF2 信号

人 PDAC 基质由完整和裂解的胶原蛋白组成。

为了概括这一设置并确定 iCol I 与 cCol I 的平衡如何影响 PDAC 代谢，作者将 R/R 成纤维细胞与野生型 (R:W) 或 Col IΔ (敲除) (R:KO) 成纤维细胞混合以生成 ECM 不同数量的 iCol I 和 cCol I，并用同种型特异性抗体证实了这一点。将 KPC 细胞铺在 ECM 制剂上并在 LG 培养基中保持 24 小时，评估它们的顶胞吞率、线粒体数量和核 NRF2 水平。6:4 (R:W) 或 4:6 (R:KO) 比例和更高比例的不可降解 Col I 抑制巨胞饮作用并减少线粒体数量和核 NRF2。我们得出结论，iCol I 抑制了巨胞饮作用和线粒体合成，它们受到不同裂解的胶原蛋白的刺激，而不仅仅是 cCol I。

三、iCol I 触发 DDR1 蛋白酶体降解

DDR1在不同癌症类型中表达和功能不同。通过在R/R ECM上培养KPC细胞，小鼠Ddr1 mRNA水平增加，这意味着在这些培养中Ddr1蛋白表达的减少是转录后的。的确，蛋白酶体抑制剂MG132挽救了DDR1的表达，而不是溶酶体抑制剂氯喹(chloroquine)(图2f)。值得注意的是，GFP-DDR1在与野生型成纤维细胞共培养的1305细胞中显示细胞表面定位和泛素素共定位，但在R/R成纤维细胞共培养中，GFP-DDR1在细胞质中与泛素定位结合(图2g)。因此，我们的结果揭示了一种新的模式的DDR1调控在PDAC和可能在其他粘连增生癌症。

图2. f.对KPC细胞中的指示蛋白进行免疫印迹分析，将KPC细胞铺至野生型或R/R ECM上，并在添加或不添加MG132或氯喹(CQ)的LG培养基中培养24 h。g.代表性图像显示，表达GFP-DDR1的1305细胞与野生型或R/R成纤维细胞在LG培养基中共培养24 h, GFP-DDR1和聚泛素(polybitin)共定位。

四、靶向 DDR1–NF-κB–NRF2 级联

在 ECM 中增加 iCol I 会抑制细胞 DNA 合成。而野生型 ECM 增加和 R/R ECM 减少亲代 PDAC 细胞生长，抑制巨胞饮作用、DDR1、IKKβ 或 NRF2 减少了生长。表达 NRF2(E79Q) 的细胞比亲代细胞生长得更快，并且对 R/R ECM、DDR1 抑制或 IKKβ 抑制具有抗性，但对 NRF2 抑制剂不具有抗性（图3）。

图3 DDR1-NF-κB-NRF2 级联通路抑制剂靶向抑制 PDAC 生长和代谢。

CAF 和 Col I 对小鼠 PDAC 进展的影响的曾经存在许多争议，纤维溶解和惰性肿瘤基质对 PDAC 生长和代谢的不同影响对这些争议做了更好的解释. 更值得注意的是，这项研究结果扩展到人类，并表明 Col I 重塑与肿瘤炎症有关。因此，建议针对 DDR1–IKKβ–NF-κB–NRF2 信号传导和线粒体生物发生的治疗应在前瞻性临床试验中进行评估，其中包括基质状态（肿瘤生长的重要调节剂）作为不可或缺的生物标志物。实验分析的人类 PDAC 样本中高度表达了三种 Col I 切割 MMP，并且这种情况可能因患者而异，因此，特定的 MMP 抑制剂或许成为精准的治疗人类 PDAC的一个方案。

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图4 文章中用到CCK-8试剂盒所得实验数据

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