胰腺導(dǎo)管癌（PDAC）最可怕的特征之一——神經(jīng)侵襲（PNI），直接導(dǎo)致疼痛、復(fù)發(fā)、轉(zhuǎn)移和極差預(yù)后。但長(zhǎng)期以來，腫瘤為什么偏愛往神經(jīng)里鉆、誰(shuí)在給它鋪路，一直是未解之謎。近日，這一難題被院士團(tuán)隊(duì)破解！
4月7日，清華大學(xué)董家鴻院士聯(lián)合福建醫(yī)科大學(xué)郜峰/翁山耕/劉奇才團(tuán)隊(duì)在國(guó)際知名期刊《Signal Transduction and Targeted Therapy》（IF=52.7）發(fā)表了題為“Prostaglandin E2-driven dedifferentiation of Schwann cells leads to perineural invasion in pancreatic ductal adenocarcinoma”的重磅研究。該研究通過空間轉(zhuǎn)錄組和單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測(cè)序，描繪了一條新型副分泌軸，其中PDAC衍生的前列腺素E2（PGE?）驅(qū)動(dòng)施旺細(xì)胞（SC）去分化及產(chǎn)生侵入性因子（LIF和ADAMTS-1），共同建立了有利于PNI的微環(huán)境，這一發(fā)現(xiàn)表明，PTGES-SC軸是抑制PDAC中PNI的有前景治療靶點(diǎn)。
亮點(diǎn)與意義
首次定義胰腺癌神經(jīng)侵襲的“啟動(dòng)分子”：過去只知道施萬(wàn)細(xì)胞參與，不知道誰(shuí)啟動(dòng)它。本研究確定PGE?是始動(dòng)因子。
全新治療靶點(diǎn)-PTGES-SC-LIF軸：相比COX2抑制劑（副作用大），靶向PTGES更安全、更精準(zhǔn)，LIF抗體已進(jìn)入臨床，可快速轉(zhuǎn)化用于抑制胰腺癌神經(jīng)侵襲。
預(yù)后標(biāo)志物：PTGES+PNI評(píng)分可更好分層高?；颊?，指導(dǎo)是否需要強(qiáng)化治療/聯(lián)合治療
范式突破：腫瘤神經(jīng)侵襲不再是“癌細(xì)胞主動(dòng)入侵”，而是癌細(xì)胞先策反施萬(wàn)細(xì)胞，再由施萬(wàn)細(xì)胞主動(dòng)引路。
關(guān)鍵結(jié)果
一、施旺細(xì)胞在PNI陽(yáng)性區(qū)富集
研究人員首選分析了TCGA-PAAD隊(duì)列中149名PDAC患者的樣本，發(fā)現(xiàn)高PNI評(píng)分與PDAC遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移風(fēng)險(xiǎn)顯著相關(guān)，且在特定分子亞型中與更差的生存預(yù)后密切關(guān)聯(lián)。
為闡明胰腺癌中PNI微環(huán)境的分子機(jī)制，進(jìn)一步對(duì)四個(gè)PNI+PDAC組織進(jìn)行空間轉(zhuǎn)錄組測(cè)序，并整合了來自公開數(shù)據(jù)庫(kù)的七個(gè)獨(dú)立單細(xì)胞RNA測(cè)序（scRNA-seq）數(shù)據(jù)集（圖1a）?；贖&E染色，將組織劃分為無(wú)PNI（NPNI）、PNI、PNI近區(qū)、PNI中區(qū)和PNI遠(yuǎn)區(qū)（圖1b）。
與SC相關(guān)的通路，如“軸突引導(dǎo)”，顯示出從PNI遠(yuǎn)區(qū)向PNI區(qū)域逐漸增強(qiáng)的富集，表明腫瘤微環(huán)境中SC的動(dòng)態(tài)變化對(duì)PNI至關(guān)重要（見圖1c）。
對(duì)7名PDAC患者的單細(xì)胞分析識(shí)別出11個(gè)主要細(xì)胞簇（圖1d-e）。SC分別為兩個(gè)不同的亞群，基于基因標(biāo)簽分別被定義為脫髓鞘SC和髓鞘化SC（圖1f-g）。對(duì)這些亞群體進(jìn)行空間映射表明，髓鞘化的SC分布在PNI和NPNI區(qū)域，而脫髓鞘SC局限于PNI區(qū)域（圖1h-i）。
這種明顯的空間限制表明，脫髓鞘SC亞群體構(gòu)成了與PNI相關(guān)的主要SC類型。
使用胰腺癌（MUC1）和神經(jīng)元（PGP9.5）標(biāo)志物及去分化SC的標(biāo)志物（p75NTR、SOX2和c-Jun）進(jìn)行多重免疫組化（mIHC），發(fā)現(xiàn)在正常胰腺組織和周邊神經(jīng)質(zhì)組織中，SOX2和c-Jun的表達(dá)較低。而在PNI+組織中，腫瘤環(huán)繞的神經(jīng)纖維表現(xiàn)出SOX2和c-Jun的高表達(dá)（圖1j-k）。
說明去分化的SCs與PNI+PDAC的病理狀態(tài)相關(guān)
二、胰腺癌-神經(jīng)質(zhì)層在PNI微環(huán)境中的串?dāng)_
為了進(jìn)一步闡明SC與胰腺癌細(xì)胞之間的分子相互作用，在與胰腺癌細(xì)胞體外共培養(yǎng)后對(duì)SC進(jìn)行RNA測(cè)序。SC中的DEGs在與“運(yùn)動(dòng)蛋白”、“軸突再生”和“細(xì)胞周期”等通路相關(guān)的通路中顯著富集（圖2a-b）。
這表明在與胰腺癌細(xì)胞共培養(yǎng)后SC轉(zhuǎn)變?yōu)榛罨脑鲋潮硇汀?/b>
使用胰腺癌細(xì)胞系（PANC-1和BxPC-3細(xì)胞）及SC細(xì)胞系（RSC96和sNF96.2細(xì)胞）進(jìn)行的非接觸共培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步表明，與胰腺癌細(xì)胞共培養(yǎng)顯著提升了RSC96和sNF96.2細(xì)胞的遷移能力，細(xì)胞形態(tài)從短而稀疏的突起轉(zhuǎn)變?yōu)殚L(zhǎng)而細(xì)長(zhǎng)的突起，伴隨著突起數(shù)量增加、更復(fù)雜的分支模式，甚至通過突出糾纏形成網(wǎng)狀或束狀結(jié)構(gòu)（圖2c-m）。同時(shí)，包括p75NTR、c-Jun、SOX2和GDNF在內(nèi)的多種去分化標(biāo)志物的表達(dá)水平也顯著升高（圖2f–j，n–r）。
這些發(fā)現(xiàn)表明，胰腺癌細(xì)胞不僅促進(jìn)SCs的遷移和形態(tài)重塑，還誘導(dǎo)與SC去分化相關(guān)核心基因的上調(diào)。
比較來自PNI近區(qū)和NPNI區(qū)的mRNA表達(dá)水平，發(fā)現(xiàn)神經(jīng)周圍癌細(xì)胞在與細(xì)胞遷移和細(xì)胞周期進(jìn)程相關(guān)的通路中功能富集（圖3a）。透孔遷移和侵入測(cè)定顯示，當(dāng)暴露于來自RSC96或sNF96.2細(xì)胞的調(diào)控因子時(shí)，PANC-1和BxPC-3細(xì)胞表現(xiàn)出顯著增強(qiáng)的遷移和侵入能力（圖3-e）。5-乙烯基-2'-脫氧尿苷（EdU）合成檢測(cè)法證實(shí)，與SPs共培養(yǎng)后，PANC-1和BxPC-3細(xì)胞的增殖活性顯著提升（圖3c-f）。具體來說，在這些胰腺癌細(xì)胞中檢測(cè)到間充質(zhì)標(biāo)記N-cadherin、維曼蛋白和SNAI1的蛋白質(zhì)表達(dá)上調(diào)，以及上皮標(biāo)志物E-cadherin的表達(dá)下調(diào)（圖3g–v）。
三、共培養(yǎng)系統(tǒng)中PTGES/PGE2的升高與PNI相關(guān)
為表征PNI背后的旁分泌信號(hào)事件，在與RSC96細(xì)胞共培養(yǎng)24小時(shí)后采集胰腺癌細(xì)胞進(jìn)行RNA測(cè)序分析，并整合另外兩個(gè)獨(dú)立來源的RNA-seq數(shù)據(jù)集，通過維恩圖分析識(shí)別這三個(gè)數(shù)據(jù)集中的重疊基因。六個(gè)編碼蛋白基因——NUF2、NEK2、MELK、C1GALT1、ADGRF1和PTGES——在PNI+樣本中顯著上調(diào)（圖4a）。根據(jù)空間轉(zhuǎn)錄組分析，PNI和NPNI區(qū)域的C1GALT1和ADGRF1表達(dá)水平相當(dāng)，但PTGES在腫瘤區(qū)域表現(xiàn)出強(qiáng)勁表達(dá)，且在PNI區(qū)特異性富集，而NPNI區(qū)幾乎不表達(dá)（圖4b-c）。
這一獨(dú)特的表達(dá)模式進(jìn)一步證實(shí)了PTGES與PNI之間的關(guān)聯(lián)，PTGES（前列腺素E合酶基因）被指定為關(guān)鍵候選基因。
mIHC分析顯示正常組織中未表現(xiàn)出MUC1或PTGES。在PNI和PNI+組織中觀察到PTGES與MUC1共定位，但與PGP9.5無(wú)共定位。相反，p75NTR與PGP9.5共定位，但與MUC1不共定位，證實(shí)p75NTR和PTGES的表達(dá)特異性（圖4d）。免疫組化（IHC）分析進(jìn)一步顯示，正常組織和PDAC-PNI-組織的PTGES H評(píng)分低于PDAC-PNI+組織（圖4e-l）。WB結(jié)果進(jìn)一步證實(shí)PTGES在PDAC組織中表達(dá)過量，PANC-1與BxPC-3細(xì)胞及SCs之間的相互作用提高了前列腺素合酶PTGES的表達(dá)水平（圖4f-k）。酶聯(lián)免疫吸附測(cè)定（ELISA）檢測(cè)顯示，共培養(yǎng)體系中的PGE2水平顯著升高；而使用PTGES抑制劑（CAY10526）或siPTGES敲低均可減弱這種效應(yīng)（圖4m）。
總之，PTGES/PGE?高表達(dá)與PDAC的PNI密切相關(guān)，在胰腺癌細(xì)胞中抑制PTGES可降低共培養(yǎng)體系中的PGE?含量。
四、胰腺癌來源的PGE2誘導(dǎo)SC激活
細(xì)胞間歇性斷裂進(jìn)一步證實(shí)了膜標(biāo)記Dil與PGE的共定位2RSC96和sNF96.2細(xì)胞中的PTGER1、PTGER2和PTGER4受體（圖5a）。為探究PTGES/PGE?在誘導(dǎo)SC去分化中的潛在作用，使用一系列濃度的PGE?對(duì)施萬(wàn)細(xì)胞進(jìn)行處理。結(jié)果顯示，PGE?處理可使施萬(wàn)細(xì)胞發(fā)生顯著的形態(tài)改變，原本呈細(xì)長(zhǎng)形態(tài)的RSC96和sNF96.2細(xì)胞發(fā)生表型轉(zhuǎn)換，呈現(xiàn)出去分化狀態(tài)典型的梭形與雙極形態(tài)特征（圖5b）。WB和免疫熒光（IF）分析表明，兩種細(xì)胞系中p75NTR、c-Jun、SOX2的表達(dá)水平均顯著升高（圖5c–j）。而向胰腺癌細(xì)胞施加CAY10526或siPTGES處理，可使共培養(yǎng)的施萬(wàn)細(xì)胞中p75NTR、SOX2、c-Jun表達(dá)水平降低，而外源性添加PGE?可逆轉(zhuǎn)這種抑制效應(yīng)（圖5k、o–q、l、r–t）。三維細(xì)胞遷移實(shí)驗(yàn)顯示，RSC96和sNF96.2細(xì)胞的遷移能力增強(qiáng)，并伴隨細(xì)長(zhǎng)形態(tài)表型的獲得。相反，CAY10526或siPTGES處理可顯著削弱施萬(wàn)細(xì)胞向胰腺癌細(xì)胞的定向遷移能力（圖5m）。將背根神經(jīng)節(jié)（DRG）外植體與胰腺癌細(xì)胞共培養(yǎng)發(fā)現(xiàn)，CAY10526或siPTGES處理可顯著抑制DRG軸突生長(zhǎng)，軸突生長(zhǎng)指數(shù)明顯降低（圖5n、u–v）。
這些結(jié)果表明，胰腺癌來源的PGE?在促進(jìn)施萬(wàn)細(xì)胞活化與遷移過程中發(fā)揮關(guān)鍵作用；抑制胰腺癌細(xì)胞中PTGES的功能，可降低施萬(wàn)細(xì)胞的去分化能力。
五、去分化的單層細(xì)胞分泌LIF和ADAMTS-1以促進(jìn)PNI
為了揭示PGE?促進(jìn)神經(jīng)周圍侵襲（PNI）的分子機(jī)制，使用10nM PGE?處理RSC96細(xì)胞24小時(shí)后進(jìn)行RNA測(cè)序。與胰腺癌細(xì)胞共培養(yǎng)后，RSC96細(xì)胞的轉(zhuǎn)錄組呈現(xiàn)顯著差異表達(dá)。處理組中白血病抑制因子（LIF）與含血小板反應(yīng)蛋白基序的解整合素樣金屬蛋白酶 1（ADAMTS?1）均顯著上調(diào)（圖6a）。RT-qPCR結(jié)果表明，胰腺癌細(xì)胞與PGE?均可上調(diào)RSC96和sNF96.2細(xì)胞中LIF的mRNA水平（圖6b–e）。WB分析證實(shí)，胰腺癌細(xì)胞及PGE?處理均可使施萬(wàn)細(xì)胞（SC）中ADAMTS?1的蛋白表達(dá)增加（圖6f–i、l–o）。CAY10526預(yù)處理或siPTGES敲低可降低RSC96和sNF96.2細(xì)胞中ADAMTS?1的蛋白表達(dá)水平，而PGE?可逆轉(zhuǎn)該效應(yīng)（圖6j、k、p、q）。LIF中和抗體（AB-449-NA）處理可降低共培養(yǎng)體系中的軸突生長(zhǎng)指數(shù)（圖6r、u），并減少侵襲神經(jīng)的胰腺癌細(xì)胞數(shù)量（圖6s、t、v、w）。
綜上所述，PGE?可誘導(dǎo)施萬(wàn)細(xì)胞分泌營(yíng)養(yǎng)因子LIF并促進(jìn)細(xì)胞外基質(zhì)降解，進(jìn)而推動(dòng)神經(jīng)侵襲過程（圖6x）。
總結(jié)
這篇STTT研究利用空間轉(zhuǎn)錄組+單細(xì)胞測(cè)序+實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，系統(tǒng)闡明胰腺癌神經(jīng)侵襲機(jī)制：腫瘤通過PGE?劫持施萬(wàn)細(xì)胞，使其去分化并分泌LIF/ADAMTS-1，構(gòu)建利于神經(jīng)侵襲的微環(huán)境，PTGES/PGE?/SC/LIF可作為預(yù)后標(biāo)志物和治療新靶點(diǎn)。
參考文獻(xiàn)
Wang, L., Liu, Q., Zhang, Z. et al. Prostaglandin E2-driven dedifferentiation of Schwann cells leads to perineural invasion in pancreatic ductal adenocarcinoma.?Sig Transduct Target Ther?11, 122 (2026). https://doi.org/10.1038/s41392-026-02648-x
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