脑转移(BrM)是临床肿瘤患者中最常见且致死率最高的并发症,其发病机制尚不明确,目前也缺乏有效的治疗药物。
2026年4月10日,广州中医药大学张容容、刘中秋、王彩艳共同通讯在Advanced Science(IF=14.1)在线发表题为S100A14 in Tumor-Derived EVs Targets PIAS3 to Reprogram Astrocytes and Induce Immunosuppressive Microenvironment Promoting Brain Metastasis and Germacrone Reversal Effect的研究论文。
本研究首次发现,S100A14是肿瘤来源外泌体(EVs)介导脑转移的关键分子介质。基于 DIA 的蛋白质组学结果显示,在细胞来源的脑转移外泌体(A549 BM3 中上调 53.2 倍,4T1 BM2 中上调 2.4 倍)及临床患者样本的脑转移外泌体(上调 5.1 倍)中,S100A14 均呈高表达。心内注射小鼠模型证实,过表达 S100A14 的外泌体可显著促进乳腺癌(4T1:88.89% vs 44.45%;MDA-MB-231:66.67% vs 33.33%)和肺癌(LLC:50% vs 33.33%;A549:83.33% vs 33.33%)的脑转移发生。
机制上,S100A14 直接靶向PIAS3,通过激活STAT3信号通路重编程星形胶质细胞(AS),并诱导其分泌促炎趋化因子(CCL2/CCL5/CXCL5),进而招募免疫抑制性髓系来源抑制细胞(MDSCs)。本研究筛选出天然化合物吉马酮(germacrone)作为极具潜力的治疗药物,其可在无明显毒性的前提下,有效抑制肺癌与乳腺癌的脑转移进展。吉马酮可直接结合星形胶质细胞中的 S100A14,破坏 S100A14–PIAS3 相互作用,抑制 STAT3 活化及 MDSCs 招募。
本研究阐明了肿瘤来源 S100A14 外泌体促进肿瘤脑转移的全新机制,并证实吉马酮可通过特异性靶向 S100A14,成为预防脑转移的潜在治疗药物。
脑转移(BrM)是晚期恶性肿瘤的毁灭性并发症,也是导致癌症相关死亡的主要原因。由于大脑独特的解剖结构和生理功能,BrM患者的治疗选择有限。尽管近期临床试验显示BrM对获批靶向和免疫疗法的初始反应率较高,但这些颅内反应通常较为不持久,最终导致大多数患者的死亡。因此,放疗仍是标准治疗,BrM患者的中位总生存期为4至8个月。因此,迫切需要研究肿瘤BrM的机制并制定有效的治疗策略。
外泌体(EVs)是直径约30–150纳米的胞外囊泡,含有蛋白质和核酸等多种生物活性物质。作为细胞间通讯的“微信使”,它们在疾病进展中起着关键作用。癌症来源EV中的含三组基序59(TRIM59)调控巨噬细胞NLRP3炎症小体激活以促进肺转移。越来越多的证据表明,肿瘤细胞分泌的EV在肿瘤BrM中具有多重功能,从准备转移前微环境到穿透血脑屏障(BBB)、免疫逃避以及转移病灶定殖,这些都对转移产生了关键影响。
特别是,BrM的病理生理涉及复杂的事件级联反应,这是循环肿瘤细胞与脑组织微环境相互作用的最终结果。最新研究阐明了星形胶质细胞(AS)的重要作用,AS是大脑中最丰富的胶质细胞,被认为是BBB在促进多种癌症类型中BrM的关键组成部分。
信号导引器和转录激活因子3(STAT3)信号通路在RA塑造免疫抑制微环境的过程中起着关键作用。在临床患者中,RAs中活性的STAT3与诊断BrM后生存率降低相关。研究证实,RA中的STAT3激活通过影响先天和后天免疫系统,有利于脑转移细胞。
另有研究表明,pSTAT3阳性反应性星形胶质细胞分泌的CHI3L1可激活肿瘤细胞中的AKT 信号通路,促进肿瘤细胞在脑组织内的侵袭性生长。因此,以pSTAT3 为标志的反应性星形胶质细胞已成为脑转移极具潜力的治疗靶点。
活化 STAT 蛋白抑制因子(PIAS)是一类内源性负调控蛋白,可通过SUMO 化修饰、转录调控等多种机制抑制 STAT 的转录活性。该家族蛋白在多种生物学过程中发挥重要作用。PIAS家族主要包含4 个成员(PIAS1、PIAS2、PIAS3、PIAS4),对不同STAT 家族成员具有选择性调控特异性。
PIAS3可特异性结合磷酸化STAT3,阻断其DNA 结合能力并抑制转录活性。作为拮抗STAT3 过度激活的核心防御机制,PIAS3 在免疫调控与肿瘤发生发展中均发挥关键作用。S100A14在后续研究发现,S100A14 在食管癌、胃癌、结直肠癌、肺癌及乳腺癌等多种肿瘤中高表达,并参与促进肿瘤发生发展。然而,目前尚无研究探讨S100A14与肿瘤脑转移的关系。
GM有效破坏了S100A14-PIAS3的相互作用,重塑了免疫抑制微环境并抑制了BrM(摘自Advanced Science)
在本研究中首次阐明了肿瘤来源、富含S100A14 的外泌体通过特异性靶向反应性星形胶质细胞中的 PIAS3,进而促进脑转移的作用及其分子机制。临床脑转移患者样本及体外脑转移模型均证实,脑转移来源的外泌体中S100A14 蛋白显著上调。
机制上,研究发现 S100A14 外泌体可直接结合反应性星形胶质细胞中的PIAS3,从而激活STAT3 信号通路。STAT3 的活化显著促进 CCL2、CCL5、CXCL5 等促炎趋化因子的分泌,进而促进髓系来源抑制细胞(MDSCs)募集,最终形成免疫抑制微环境,为肿瘤脑转移提供有利条件。
吉马酮(GM)是一种天然倍半萜酮类化合物,广泛存在于姜黄、莪术、温郁金等中药中,具有抗炎、抗肿瘤、神经保护等多种药理作用。进一步证实,吉马酮可有效抑制 S100A14与 PIAS3 的结合,抑制星形胶质细胞分泌促炎趋化因子,并重塑脑肿瘤免疫微环境,从而预防脑转移。
本研究揭示了肿瘤分泌的 S100A14 外泌体通过构建脑内免疫抑制微环境促进脑转移的分子机制。吉马酮可特异性靶向 S100A14-PIAS3-STAT3 轴,有望成为预防脑转移的潜在治疗药物。
原文链接:https://doi.org/10.1002/advs.202522921