Sci China Life Sci：薛丽香团队揭示靶向LTA4H有助于CCL5介导的免疫微环境的重塑，并使卵巢癌对顺铂敏感
2024年1月，北京大学第三医院薛丽香团队相关研究人员在《SCIENCE CHINA Life Sciences》（IF：9.1）上发表了题为“Targeting LTA4H facilitates the reshaping of the immune microenvironment mediated by CCL5 and sensitizes ovarian cancer to Cisplatin”的研究论文，揭示了LTA4H在卵巢癌中的关键作用机制，为卵巢癌预后和LTA4H作为治疗卵巢癌的潜在靶点提供了新的见解。
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建立了基于PUFA基因的卵巢癌预后风险模型。
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LTA4H抑制CCL5的表达，CCL5表达缺陷是肿瘤免疫逃逸和免疫检查点阻断耐药性的潜在机制。
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LTA4H的化学抑制剂Bestatin与顺铂联合使用表现出抗卵巢癌作用。
研究背景：
卵巢癌是最致命的妇科癌症，病患的五年生存率不超过48%。因其症状隐匿和早期发现困难，大多数患者在确诊时已是晚期。卵巢癌对标准铂类化疗的耐药性进一步导致生存率低下，尤其是在晚期和复发病例中。因此，开发一种预后模型，寻找有效的肿瘤标志物并评估其在预测新疗法中的价值，从而进一步指导卵巢癌的新药发现是至关重要的。
在卵巢癌细胞中，脂质代谢的多种代谢酶异常表达，导致脂质代谢紊乱，包括多不饱和脂肪酸（PUFA）代谢。花生四烯酸（AA）代谢作为PUFA代谢的特征性途径，在卵巢癌中受到干扰。AA的代谢产物不仅参与免疫细胞功能和炎症的调节，还参与卵巢癌发生和发展风险。由于PUFA在卵巢癌发生和免疫表型中的重要性，PUFA代谢在卵巢癌中的作用有待进一步研究。
研究人员首先基于PUFA与卵巢癌预后的高相关性，收集了186个PUFA相关基因，选择了10个基因构建预后模型，这10个基因的表达分别与预后高度相关，尤其是 LTA4H、CCR7、PLA2G2D 和 TNFSF11。这10个特征基因具有较强的稳健性，可以在各种平台（TCGA、ICGC和GSE17260）的数据集中发挥稳定的预测作用。为了测试该模型在不同临床特征样本中的性能，研究人员对TCGA数据集进行了分析，结果显示该模型在不同临床特征样本组中显示出良好的预测能力。
基于PUFA基因的预后风险模型具有良好的临床预测价值
基于RiskScore模型，研究人员使用卵巢癌组织芯片进行了Opal 7色多重荧光免疫组化(IHC)检测，以验证PUFA相关基因在卵巢癌临床样本中的表达。由于所选基因主要集中于AA代谢，研究人员选择了均参与相关代谢途径的LTA4H、PLA2G2D 和ALOX5AP 作为HUB基因。卵巢癌组织芯片多重IHC染色结果显示，LTA4H与肿瘤增殖指标EZH2的表达呈显著正相关，部分表明LTA4H是一个不良的预后因素。预后较差的卵巢癌患者LTA4H表达较高，PLA2G2D表达较低。
为了进一步从代谢和免疫方面的相互作用来描述卵巢癌的情况，研究人员研究了HUB基因的表达与免疫浸润状态之间的关系。结果表明在HUB基因中，LTA4H在卵巢癌中起着负面作用，而PLA2G2D在卵巢癌中起着保护作用。这些AA相关基因还参与免疫调节。
卵巢癌组织中PUFA相关基因的表达与免疫状态相关
根据上述结果确定LTA4H是卵巢癌的消极因素，研究人员进一步研究了该HUB基因在多种卵巢癌细胞系中的作用。首先验证了HUB基因在正常人类卵巢上皮细胞系T1074和几种卵巢癌细胞系中的表达。SKOV3、A2780、OVCAR8细胞中观察到LTA4H表达上调，在顺铂不敏感细胞系SKOV3和HO-8910-DDP中ALOX5AP均有较高的表达，提示AA代谢可能与卵巢癌的恶性程度和耐药程度有关。LTA4H是催化AA代谢的最后一步并形成LTB4的酶。目前，LTA4H与卵巢癌之间的相关性尚未得到很好的证明。通过siRNA敲低LTA4H的表达，监测LTA4H在细胞增殖和凋亡中的作用。LTA4H的敲低抑制了A2780、OVCAR8和HEY的细胞生长，LTA4H的敲低也增加了卵巢癌细胞的凋亡，这表明，LTA4H通过促进细胞生长来介导卵巢癌的发生发展。考虑到LTA4H参与了AA的代谢，研究人员在LTA4H敲低的A2780细胞系中进行了类花生酸分析。发现在LTA4H敲低后，许多PUFAs的水平显著下调，特别是FFA 22:5 ω-6和FFA18:3ω-3。LTA4H基因敲低也上调了AA衍生物的前列腺素E2（PGE2）。这些结果表明，LTA4H敲低对卵巢癌细胞的AA代谢有整体影响。
LTA4H基因敲低影响卵巢癌细胞的PUFA代谢
为了进一步确认LTA4H的效果，研究人员还应用了LTA4H的化学抑制剂Bestatin。结果显示，Bestatin抑制了细胞增殖并诱导了细胞凋亡。研究人员将Bestatin与顺铂联合使用，发现与Bestatin的联合治疗在一定程度上降低了顺铂对卵巢癌细胞的IC50，这表明Bestatin可能使卵巢癌对顺铂敏感。接着，研究人员还检测了Bestatin对卵巢癌细胞中趋化因子表达的影响。Bestatin的处理增加了四种细胞系中CCL5的表达，并降低了A2780和OVCAR8细胞系中CXCL11的表达。研究人员进一步研究了LTA4H抑制诱导的CCL5上调机制。敲低LTA4H增加了卵巢癌细胞中CCL5 mRNA的表达和上清液中的蛋白水平。敲低LTA4H 下调了DNMT1的蛋白水平。敲低LTA4H不影响β-连环蛋白和c-Myc的蛋白质水平，这可能是肿瘤中CCL5的负调节因子。结果表明，LTA4H 可能通过 DNMT1 介导的DNA甲基化抑制CCL5的表达。
LTA4H抑制剂Bestatin的抗癌作用
最后，为了确定LTA4H是否会影响体内卵巢癌的进展，研究人员通过小鼠来源的卵巢癌细胞系ID8中的shRNA敲低LTA4H。结果与人源性细胞系一致，LTA4H 的遗传抑制损害了 ID8 细胞的生长。LTA4H 的遗传和化学抑制都增强了 ID8 细胞中 CCL5 的表达。研究人员在雌性小鼠中开发了一种腹膜内卵巢癌模型，敲低LTA4H可抑制体内肿瘤生长和减少腹水形成，并影响腹水中巨噬细胞亚群的比例。此外研究人员在小鼠模型中测试了Bestatin和顺铂治疗卵巢癌的组合。与体外试验结果一致，Bestatin与顺铂联合使用表现出抗癌作用。
靶向LTA4H抑制肿瘤在体内生长
总之，该研究结果揭示了AA、LTA4H及CCL5如何形成对顺铂敏感性和卵巢癌免疫表型的机制。LTA4H对PUFA代谢的影响和趋化因子的改变导致肿瘤内源趋化因子CCL5的减少。顺铂和LTA4H抑制剂通过调控PUFA代谢可实现“一石二鸟”的效果，通过招募CD8T+细胞和M1巨噬细胞，促进卵巢癌细胞凋亡，逐渐将卵巢癌转化为免疫炎症表型。
