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.2019年6月4日；29（6）：1390-1399.e6。
doi:10.1016/j.cmet.2019.02.001。 Epub 2019年2月28日。

巨噬细胞释放嘧啶抑制吉西他滨治疗胰腺癌

克里斯托弗·哈尔布鲁克 1, 科尔宾·蓬蒂乌斯 1, 伊利亚·科瓦连科 1, 劳拉·拉皮恩妮特 2, 斯蒂芬·德雷尔 3, Ho-Joon Lee（李和俊） 4, 加洛韦-瑟斯顿 1, 张亚青 5, 珍妮·拉扎罗斯 5, 彼得·萨贾库尔努基特 1, Hanna S Hong（汉娜·S·洪） 1, 丹尼尔·克雷默 1, 芭芭拉·纳尔逊 1, 萨曼莎·坎普 6, 李章 1, 大卫·张 3, 安德鲁·比安金 3, 贾其石 6, 蒂莫西·弗兰克尔 7, 霍华德·克劳福德 8, 詹妮弗·莫顿 9, 玛丽娜·帕斯卡·迪马格里亚诺 7, Costas A Lyssiotis公司 10
附属公司

巨噬细胞释放嘧啶抑制吉西他滨治疗胰腺癌

克里斯托弗·哈尔布鲁克等。 单元格元. .

摘要

胰腺导管腺癌（PDA）的特征是肿瘤相关巨噬细胞（TAM）大量浸润。据报道，TAM会导致对吉西他滨（PDA的一线化疗药物）的耐药性，尽管这种耐药性的机制尚不清楚。通过分析代谢产物交换，我们证明由PDA细胞编程的巨噬细胞释放出一系列嘧啶物种。其中包括脱氧胞苷，它通过药物摄取和代谢水平的分子竞争抑制吉西他滨。因此，PDA小鼠模型中TAM的遗传或药理学缺失使这些肿瘤对吉西他滨敏感。与此一致的是，低巨噬细胞负荷的患者对吉西他滨治疗表现出更好的反应。总之，这些发现为巨噬细胞在胰腺癌治疗中的作用提供了见解，并有可能为未来治疗的设计提供信息。此外，我们报道嘧啶释放是交替激活的巨噬细胞的一般功能，这表明免疫细胞进行嘧啶交换的生理作用未知。

关键词：脱氧胞苷；吉西他滨耐药；免疫代谢；巨噬细胞；代谢串扰；代谢组学；胰腺癌；胰腺导管腺癌；肿瘤微环境；肿瘤相关巨噬细胞。

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数字

图1。
图1.TEM通过dC释放使宝石对PDA细胞产生耐药性
（A） TEM、M2、M1、iKras*3 PDA细胞系和DMEM的CM中代谢物的热图。蓝色代表较高的相对代谢产物，红色代表较低的相对代谢物。带箭头的代谢物如（B）所示（n=3）。（B） 在DMEM、PDA CM和TEM CM中发现的相对核苷物种，归一化为PDA CM（n=3）。（C） 用iKras*3 PDA细胞培养24小时后，DMEM、TEM CM或PDA CM中的相对嘧啶核苷，归一化为初始TEM CM（n=3）。PDA CM*表示PDA细胞的后培养。（D） 与对照组相比，经Gem处理的MT3-KPC细胞在75%TEM CM存在下的相对存活率（n=3）。（E） Gem IC50在对照或来自骨髓衍生巨噬细胞（BMDM）的75%CM之间的相对倍数变化极化为TEMs（n=3）。（F） 对照组或75%CM从RAW 264.7巨噬细胞极化到TEM的Gem IC50相对折叠变化（n=3）。（G） 在75%TEM CM、热变性TEM CM或对照（n=3）存在下，用Gem处理的MT3-KPC细胞的相对存活率和IC50。（H） 用Gem处理的MT3-KPC细胞在75%TEM CM存在下的相对存活率和IC50，75%TEM CM通过3kDa过滤器或对照（n=3）。（一） 在DMEM或DMEM单独存在100μM所示嘧啶的情况下，用Gem处理的MT3-KPC细胞的相对存活率（n=3）。（J） 在DMEM中显示的dC浓度下，用Gem处理的MT3-KPC细胞的相对存活率（n=3）。（K） 通过LC-MS/MS测定的3种独立TEM制剂或DMEM产生的TEM CM计算出的dC丰度（n=3）。（五十） 用Gem处理的MT3-KPC细胞在3μM dC和DMEM存在下的相对存活率（n=3）。（M） 用3μM dC处理的细胞与DMEM处理的细胞的Gem IC50相对折叠变化（n=3）。误差线代表平均值±SD，*p≤0.05**p≤0.01***p<0.001****p<0.0001。另见图S1；表S1。
图2。
图2：TEM和M2巨噬细胞的氧化代谢促进葡萄糖合成嘧啶
（A） 用吉西他滨（Gem）处理的MT3-KPC细胞在M1或M2条件培养基（CM）和对照培养基中的相对存活率（n=3）。（B） TEM、M1和M2巨噬细胞（n=5）的基础细胞外酸化率（ECAR）。（C） TEM、M1和M2巨噬细胞的基本耗氧率（OCR）（n=5）。（D） 比较TEM、M1和M2巨噬细胞的能量分布，比较ECAR和OCR。（E） TEM、M1和M2巨噬细胞外源性脂肪酸氧化（FAO）的基本速率（n=5）。（F） 通过代谢组学分析在TEM、M1和M2巨噬细胞中发现的细胞内代谢物的热图表示（复制CV<0.4）（n=3）。（G） M1和M2巨噬细胞（n=3）中16小时后TCA循环代谢物13C-葡萄糖均匀分布的分数标记模式。（H） M1与M2巨噬细胞16小时后氨基酸13C-葡萄糖均匀分布的分数标记模式（n=3）。（一） M1和M2巨噬细胞中16小时后嘧啶13C-葡萄糖均匀分布的分数标记模式（n=3）。（J） 嘧啶同位素的胞内和胞外丰度标记为（G–I）（n=3）。（K） 简化的嘧啶生物合成途径图。2-DG，2-脱氧葡萄糖；6-AN，6-氨基烟酰胺；Dhodh，二氢乳清酸脱氢酶；谷氨酰胺；R5P，5-磷酸核糖；OA、Orotate；Umps，尿苷5′-单磷酸合酶。（五十） 在正常DMEM（25 mM）中处理的KPC-MT3细胞的相对Gem IC50，75%葡萄糖限制培养基（最终6.25 mM），75%CM来自正常DMEM-中生长的TEM，75%CM来源于葡萄糖限制培养液中生长的EM，或75%CM来自葡萄糖限制培养物+3μM dC（n=3）。（M） 在DMEM中处理的KPC-MT3细胞中的RelativeGem IC50，75%TEM CM，TEM CM+200μM 2-DG，75%CM来自200μM 2-TG中生长的TEM，或75%CM来自于200μM 2DG+3μMdC中生长的EM（n=3）。（N） RelativeGem IC50cin KPC-MT3在DMEM中细胞化，75%TEM CM，TEM CM+1μM 6-AN，75%CM来自于1μM 6-AN中生长的TEM，或75%CM来自1μM 4-AN+3μM dC中生长的TEM（N=3）。（O） 在正常DMEM中处理的KPC-MT3细胞中的相对Gem IC50，或转染siRNA靶向Dhodh、Umps或非靶向（NT）siRNA或siDhoth或siUmps CM+3μM dC的TEM中的75%CM（n=3）。误差线代表平均值±SD，*p≤0.05**p≤0.01****p<0.0001。参见图S2和S3；表S2。
图3。
图3.dC阻碍Gem和其他DCK活化的嘧啶类化疗药物的吸收和结合
（A） 宝石吸收和代谢机制示意图。平衡核苷转运蛋白；CNT，浓缩核苷转运蛋白；脱氧胞苷激酶；p-Gem，单磷酸Gem；ppp-Gem，三磷酸宝石。（B） 在有或无3μM dC的情况下，用6 nM Gem处理16小时后，KPC-MT3细胞或培养基中Gem的相对胞内和胞外丰度分别由LC-MS/MS测定（n=3）。（C） 在存在或不存在dC的情况下，用60nM 3H标记的Gem处理KPC-MT3细胞，将Gem并入DNA中（n=3）。（D） dC和嘧啶化疗的化学结构。（E） 与对照组相比，在75%TEM CM存在下，用5-FU处理的MT3-KPC细胞的相对存活率和IC50（n=3）。（F） 与对照组相比，用5-FU处理的MT3-KPC细胞在75%3μM dC存在下的相对存活率和IC50（n=3）。（G–J）用5-氮杂胞苷（G）、5-氮杂脱氧胞苷（H）、氟尿苷（I）或三氟胸腺嘧啶（J）处理的MT3-KPC细胞在3μM dC或对照（n=3）存在下的相对存活率和IC50。误差线代表平均值±SD，*p≤0.05**p≤0.01****p≤0.0001。参见图S3；表S3。
图4。
图4巨噬细胞抑制宝石治疗；负担预测治疗反应
（A） CD11b-DTR巨噬细胞耗竭肿瘤模型示意图及Gem治疗方案。（B） 终点处溶媒-（n=8）、Gem-（n=7）、白喉毒素（DT）（n=9）或DT+Gem（n=10）KPC-MT3肿瘤的质量。（C） （B）肿瘤组织中γH2AX的免疫染色（n=4）。（D） （B）肿瘤组织中γH2AX的定量（n=4）。（E） CD11b-DTR巨噬细胞耗竭肿瘤模型与Gem治疗和CD8耗竭时间表示意图。（F） 在终点（n=5）对载体+同种型对照、载体+αCD8抗体、DT+Gem+同种型控制或DT+Gem+αCD8KPC-MT3肿瘤中的CD8细胞进行定量。（G） 终点时溶媒+同种对照、溶媒+αCD8抗体、DT+Gem+同种对照或DT+Gem+αCD8KPC-MT3肿瘤的质量（n=10）。（H） 对照KPC小鼠（n=15）、经AZD7507治疗的KPC鼠（n=11）、经Gem治疗的KPC-小鼠（n=9）或经AZD 7507+Gem治疗（n=10）的KPC小鼠的Kaplan-Meier生存曲线。（一） 根据基因表达特征确定的高（n=12）或低（n=15）巨噬细胞负荷的人类PDA患者与辅助Gem治疗患者（高n=26，低n=25）的Kaplan-Meier无病生存率。（J） 根据基因表达特征确定，与辅助Gem治疗（高n=26，低n=25）相比，高（n=12）或低（n=15）巨噬细胞负荷的人类PDA患者的疾病特异性生存率。误差线代表平均值±SD，*p≤0.05**p≤0.01***p≤0.001****p≤0.0001。比例尺，100μM。参见图S4；表S4。
请参阅PMC中的此图像和版权信息

中的注释

  • 巨噬细胞是肿瘤细胞的生命线。
    博尔登·Y。 博尔登·Y。 Nat Rev免疫学。2019年4月；19(4):202-203. doi:10.1038/s41577-019-0148-1。 Nat Rev免疫学。2019 PMID：30837672 没有可用的摘要。
  • 代谢物串扰可以调节胰腺癌的化疗反应。
    雷·K。 雷·K。 Nat Rev胃肠肝素。2019年5月；16(5):262. doi:10.1038/s41575-019-0143-9。 Nat Rev胃肠肝素。2019 PMID：30926943 没有可用的摘要。
  • 巨噬细胞操纵。
    飞镖A。 飞镖A。 Nat Rev癌症。2019年6月；19(6):304. doi:10.1038/s41568-019-0148-2。 Nat Rev癌症。2019 PMID：31048794 没有可用的摘要。

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