結直腸癌肝轉移（CRLM）是結直腸癌（CRC）最常見的轉移類型，約50%的CRC患者會發生CRLM，多數患者無法手術，5年生存率僅14%。CRLM的特征是具有免疫抑制性微環境，且對免疫治療的反應不佳。值得注意的是，腫瘤相關巨噬細胞（TAMs）在調節免疫反應中發揮關鍵作用，并且在CRLM中表現出顯著的異質性。鞘氨醇激酶1（SPHK1）作為一種關鍵激酶，在維持神經酰胺和鞘氨醇-1-磷酸（S1P）水平的平衡中起重要作用。然而，在CRLM過程中，TAMs中的SPHK1在腫瘤免疫逃逸中所發揮的作用仍不明確。
近期，南方醫科大學南方醫院放療科方媛團隊在Cancer Communications (IF 24.9)發表題為“Targeting SPHK1 in macrophages remodels the tumor microenvironment and enhances anti-PD-1 immunotherapy efficacy in colorectal cancer liver metastasis”的文章。研究結果強調，TAMs中的SPHK1通過促進CD8+T細胞功能異常和形成免疫抑制性微環境，在CRLM的進展中發揮作用，將SPHK1阻斷與抗PD-1療法相結合，可能是CRLM患者一種有前景的治療方案。
· 維真助力 - AAV、LV及質粒 ·
In vivo
基因信息 鞘氨醇激酶1（Sphk1）
病毒產品 AAV-Sphk1
病毒用量 2 µL/mouse（5×1010 vg/mL）
注射方式 尾靜脈注射
In vitro
病毒產品 LV-Sphk1（mouse）、LV-shSPHK1（human）
LV-shSphk1（mouse）、LV-shAdam17（mouse）
病毒滴度 1×108 TU/mL
感染細胞 THP-1細胞；MC38細胞
MOI 10
質粒產品 Human/mouse S1PR2、human HIF1A過表達質粒
01 研究方法與結果
1、SPHK1通過調控腫瘤微環境發揮促腫瘤作用
通過對公共RNA-seq和scRNA-seq等數據的分析，研究團隊發現SPHK1在來自CRLM的TAM中高度表達，并且與CRC患者的預后不良密切相關。通過藥物抑制或基因敲除TAMs中的SPHK1，可減少CRLM模型中小鼠肝轉移瘤的數量和直徑，延長其生存期；同時，SPHK1的抑制或敲除會降低肝腫瘤中S1P的水平，表明靶向TAMs中的SPHK1能有效抑制CRLM進展。進一步分析發現TAMs中SPHK1缺失后，CRLM模型小鼠的TME免疫抑制狀態得到逆轉，具體表現為肝轉移腫瘤中TAMs比例減少，CD4+T細胞、CD8+T細胞及常規樹突狀細胞比例增加；CD8+T細胞的耗竭標志物（如PD-1、LAG3）表達降低，效應分子（如IFN-γ）及激活標志物（如CD44、CD25）表達升高。隨后，研究團隊將慢病毒載體轉導THP1細胞，建立SPHK1穩定敲低的細胞系，體外共培養實驗也證實，SPHK1缺失的巨噬細胞可減少CD8+T細胞耗竭并增強其抗腫瘤活性，且該效應依賴于TAMs和CD8+T細胞的存在。
TAMs中SPHK1缺陷逆轉CRLM的免疫抑制性TME
2、SPHK1-S1P軸通過NLRP3炎性體促進TAMs分泌IL-1β
RNA-seq數據分析顯示SPHK1-S1P軸增強IL-1β和NLRP3的mRNA表達。通過GSEA確定了SPHK1-/-TAM和SPHK1敲低CRC中NLRP3炎性體通路的顯著下調。進一步探索發現S1P可上調BMDM和THP-1來源TAMs中NLRP3炎癥小體相關蛋白的表達，而敲低SPHK1則會減少這些蛋白的表達。此外，CRC細胞與活化的CD8+T細胞共培養可通過IFN-γ促進TAMs中SPHK1磷酸化以及IL-1β和NLRP3的表達。提示TAMs中CD8+T細胞驅動SPHK1-NLRP3-IL-1β軸，這一過程可能參與CRLM的適應性免疫逃避。隨后利用AAV-SPHK1將SPHK1導入TAMs，導致小鼠肝轉移灶增加，而IL-1β拮抗劑可逆轉這一效果。這些數據表明TAM中的SPHK1通過IL-1β介導的免疫抑制促進肝轉移進展。進一步的機制探索證實S1P-S1PR2軸通過NF-κB和HIF-1α信號通路激活NLRP3炎性體。
SPHK1-S1P軸通過NLRP3炎性體促進TAMs中IL-1β的分泌
3、rIL-1β處理的CRC細胞促進TAM募集和CD8+T細胞功能障礙
細胞因子陣列顯示，SPHK1敲低的THP-1細胞與HCT116細胞、CD8+T細胞共培養時，上清中CCL2水平顯著降低，而IL-2水平升高；TAMs中CCL2表達不受SPHK1調控或S1P預處理影響，但與SPHK1敲除/敲低巨噬細胞共培養的 CRC細胞中，單核細胞趨化因子（CCL2、CCL7、CCL8、CXCL12）水平顯著降低。重組IL-1β（rIL-1β）可顯著上調CRC細胞中單核細胞趨化因子的表達；Transwell實驗顯示，SPHK1缺陷顯著抑制與CRC細胞共培養時的巨噬細胞遷移，且SPHK1-/-肝腫瘤中CCL2表達較低。這些數據表明，表達SPHK1的TAM促進IL-1β分泌，然后與CRC細胞相互作用，以招募更多的TAM進入TME。蛋白質組學分析發現，rIL-1β處理的MC38細胞分泌組中ADAM17及多種單核細胞趨化因子富集，ELISA證實rIL-1β可誘導ADAM17分泌，且IL-1β與ADAM17 表達呈正相關。進一步的分析表明SPHK1+TAMs通過IL-1β誘導CRC細胞釋放ADAM17，從而限制CD8+T細胞的運輸和抗腫瘤活性。聯合治療效果評估發現，SPHK1靶向治療可增強抗PD-1免疫治療的療效，聯合治療能顯著抑制CRLM，減少肝轉移灶數量，延長小鼠生存期，且與放療聯合時效果更優，同時可降低放療導致的肝損傷。
rIL-1β處理的CRC細胞促進TAM募集和CD8+T細胞功能障礙
02 總結
本研究揭示SPHK1在TAMs中通過S1P-NLRP3-IL-1β 通路促進CRLM的腫瘤免疫微環境的形成，導致CD8+T細胞功能障礙和免疫治療耐藥。強調聯合靶向SPHK1與抗PD-1治療是CRLM的潛在有效治療策略。