凝血因子X在前列腺癌抗雄激素治疗耐药中的作用研究

研究背景

前列腺癌（Prostate Cancer, PCa）是全球男性中第二常见的癌症，也是导致癌症死亡的主要原因之一。前列腺癌的发生和进展高度依赖雄激素受体（Androgen Receptor, AR）信号通路，因此，近年来开发了多种AR信号抑制剂（ARSI）用于治疗前列腺癌。然而，尽管初期治疗有效，大多数患者最终会发展为耐药的转移性去势抵抗性前列腺癌（Castration-Resistant Prostate Cancer, CRPC），此阶段的肿瘤对传统免疫治疗手段反应不佳，被称为“免疫冷”肿瘤。CRPC的形成通常伴随免疫抑制性髓源性细胞（Myeloid-derived Suppressor Cells, MDSCs）的积累及慢性炎症，表现出高凝血趋势。然而，凝血因子是否直接参与肿瘤增殖并不明确。本研究旨在揭示前列腺癌微环境中凝血因子X（Factor X, FX）对CRPC细胞增殖和耐药形成的作用机制。

研究概述

本研究由Bianca Calì、Martina Troiani和Andrea Alimonti等研究人员完成，作者主要来自瑞士的Institute of Oncology Research、Università della Svizzera Italiana等机构，研究成果于2024年10月在《Cancer Cell》期刊上发表。研究通过单细胞RNA测序（scRNA-seq）分析小鼠CRPC模型中的肿瘤微环境，发现免疫抑制性中性粒细胞（PMN-MDSCs）是一个主要的FX来源，并且该因子通过激活前列腺癌细胞中的蛋白酶激活受体2（PAR2）及ERK1/2通路来促进雄激素非依赖性肿瘤增殖和耐药形成。此研究为CRPC的治疗策略提供了新的潜在靶点。

研究方法和流程

1. 研究流程与样本处理

研究中，作者使用了两种小鼠CRPC模型：一种是PTEN基因缺失的小鼠模型（Pten^pc-/-），另一种是从TRAMP（转基因腺癌小鼠）模型衍生的TRAMP-C1细胞系。研究在两种模型中分别创建了雄激素敏感（HS）和耐药（CR）状态的肿瘤。为了识别肿瘤浸润的中性粒细胞，研究团队采用scRNA-seq技术，并通过Uniform Manifold Approximation and Projection (UMAP)降维分析与免疫抑制中性粒细胞（PMN-MDSCs）的基因表达特征进行比对。

2. 凝血因子的鉴定与表达分析

通过差异基因表达分析，研究团队在两种小鼠模型中均发现FX在免疫抑制性中性粒细胞（PMNs）中显著上调，并且在耐药阶段的PMNs中FX表达进一步增加。FX的激活则依赖于肿瘤微环境中表达的组织因子（TF）和FVII，由此形成活化的因子Xa（FXa），促进肿瘤细胞增殖。此外，研究发现FX表达的中性粒细胞在CXCR2抑制剂和抗IL-23抗体治疗后依然高表达，表明这些PMNs对CXCR2抑制剂具有低敏性。

3. FX在体外和体内的功能实验

在体外实验中，研究团队发现向雄激素剥夺培养条件下的前列腺癌细胞添加重组FXa可显著提高肿瘤细胞的增殖速率。进一步的Western blot分析显示，FXa激活了前列腺癌细胞中的ERK1/2信号通路，且ERK1/2的磷酸化被特异性的PAR2拮抗剂AZ3451和ENMD-1068阻断，验证了FXa通过PAR2促进细胞增殖。此外，体内实验通过在小鼠模型中敲除FX基因，发现其缺失能够显著抑制肿瘤生长，表明FX在CRPC中的重要作用。

4. 药物实验：FX抑制剂的应用

研究还评估了FXa抑制剂Rivaroxaban的抗癌效果。结果显示，在接受雄激素剥夺和Enzalutamide治疗的小鼠CRPC模型中，Rivaroxaban显著降低了肿瘤增殖速率，抑制了ERK信号通路的活性，并增强了Enzalutamide的疗效。进一步的病理学分析表明，联合治疗组肿瘤组织中的Ki-67阳性细胞减少，增殖活性降低，证明了FXa抑制在CRPC中的潜在临床应用价值。

研究结果

1. FX在CRPC中的表达和功能

研究发现，在前列腺癌肿瘤微环境中，免疫抑制性中性粒细胞（PMNs）是一个主要的FX来源。FX的激活不通过经典的凝血途径，而是通过与PAR2结合来介导信号传导，促进前列腺癌细胞的增殖和耐药性形成。在雄激素剥夺条件下，FXa的激活可显著促进肿瘤细胞增殖，增强ERK1/2磷酸化。

2. PAR2的关键作用

PAR2作为G蛋白偶联受体，参与了FXa介导的癌细胞增殖信号传导。研究发现，PAR2在前列腺癌细胞中的表达显著高于正常组织，并且随着癌症的进展，PAR2的表达水平也显著上升，这表明PAR2在CRPC中的关键作用。通过对PAR2的靶向抑制，可以有效降低ERK1/2的活性，从而抑制肿瘤细胞的增殖。

3. FX和CD84在免疫抑制性中性粒细胞中的表达与疾病预后

在CRPC患者中，CD84+的PMNs表达高水平的FX。进一步分析表明，患者血浆中的FX水平与外周血中性粒细胞计数呈正相关，且高水平的FX是预示CRPC患者生存期较短的独立预后因素。此外，肿瘤组织中高表达CD84和F10（编码FX的基因）标记的免疫抑制性中性粒细胞数量增加，与患者的预后较差相关。

研究结论与意义

本研究首次揭示了CRPC肿瘤微环境中的免疫抑制性中性粒细胞（PMNs）是凝血因子FX的关键来源，且FX在体内通过激活PAR2信号通路促进肿瘤细胞的增殖和耐药性。研究指出，抑制FXa的活性能够有效阻断肿瘤增殖，提高Enzalutamide等抗雄激素药物的治疗效果。此外，本研究也指出CD84作为FX高表达中性粒细胞的标记物，与CRPC患者的不良预后显著相关，表明CD84和FX可以作为新的治疗靶点。

研究亮点与创新性

1. 创新性发现：首次揭示了FX在CRPC中的非凝血功能，即通过PAR2激活促进癌细胞增殖的机制。
2. 潜在治疗靶点：研究表明直接抑制FXa有助于阻断CRPC的进展，并增强Enzalutamide的疗效，为CRPC的治疗提供了新的药物靶点。
3. 临床预后标志物：研究证实CD84+ FX高表达的免疫抑制性中性粒细胞在CRPC患者中的存在与较差预后相关，为CRPC的临床管理提供了新的生物标志物。

研究展望

该研究为理解CRPC中凝血因子与免疫细胞的复杂相互作用提供了新思路，并为开发以FXa为靶点的治疗方法提供了理论依据。未来的研究应进一步探讨FXa抑制剂在CRPC患者中的临床应用潜力，并且有必要进行更多的临床试验以验证本研究的发现。同时，探索PAR2信号通路在其他癌症类型中的作用也将具有重要的学术价值。

总结

此研究揭示了凝血因子FX在前列腺癌耐药性中的关键作用，扩展了我们对癌症进展中凝血系统和免疫系统相互作用的理解。研究为抗雄激素治疗失败的CRPC患者提供了潜在的治疗新途径，也为未来基于免疫抑制性中性粒细胞的靶向治疗策略奠定了基础。