結(jié)直腸癌（Colorectal Cancer, CRC）是常見的消化道惡性腫瘤之一，近年來其發(fā)病率呈現(xiàn)逐年上升且年輕化的趨勢。研究表明，CRC發(fā)病機(jī)制復(fù)雜，涉及遺傳、環(huán)境、炎癥及腸道菌群等在內(nèi)的諸多因素。已有研究發(fā)現(xiàn)，先天免疫系統(tǒng)的關(guān)鍵組成部分——補(bǔ)體系統(tǒng)在結(jié)直腸癌中廣泛激活，但關(guān)于其發(fā)揮的作用及機(jī)制鮮有報道。復(fù)旦大學(xué)生物醫(yī)學(xué)研究院/附屬腫瘤醫(yī)院胡維國團(tuán)隊一直以來致力于補(bǔ)體系統(tǒng)在腫瘤發(fā)生發(fā)展中的作用及其機(jī)制研究，前期在Theranostics雜志報道，補(bǔ)體C5，尤其是C5ar1基因敲除幾乎完全阻止AOM/DSS誘導(dǎo)的小鼠CRC發(fā)生。機(jī)制研究表明，結(jié)直腸炎癥局部產(chǎn)生的C5a通過與髓源性抑制細(xì)胞 (myeloid-derived suppressor cells, MDSCs) 膜上的受體C5aR1結(jié)合，招募MDSCs至炎癥局部，抑制CD8+ T細(xì)胞增殖與功能，并調(diào)控一系列關(guān)鍵促炎細(xì)胞因子（TNF-α, IL-1α/β, IL-6和IL-17A等）、抑炎細(xì)胞因子（IL-23, IL-9, IL-27和IL-10等）與趨化因子（CCL2, CCL17, CXCL1和CXCL5等）的產(chǎn)生與釋放，從而誘導(dǎo)CRC的發(fā)生 (Ding et al., 2020)。

 近年來，越來越多的研究逐漸揭示補(bǔ)體不但可以在細(xì)胞外的血液循環(huán)中激活，還可在CD4+ T細(xì)胞 (Arbore et al., 2016; Liszewski et al., 2013)和CD8+ T細(xì)胞 (Arbore et al., 2018)等免疫細(xì)胞內(nèi)激活，這讓我們對補(bǔ)體系統(tǒng)的激活和功能有了全新的認(rèn)識。然而，在非免疫類細(xì)胞，尤其是在上皮腫瘤細(xì)胞內(nèi)是否存在細(xì)胞內(nèi)補(bǔ)體激活現(xiàn)象，以及相應(yīng)的作用和機(jī)制還鮮有報道。

2022年5月31日，胡維國團(tuán)隊在Cell Reports雜志在線發(fā)表了題為“Intracellular complement C5a/C5aR1 stabilizes β-catenin to promote colorectal tumorigenesis”的研究論文。該工作報道了在腸上皮細(xì)胞內(nèi)也存在補(bǔ)體C5的激活，所產(chǎn)生的活性產(chǎn)物C5a與其受體C5aR1結(jié)合，在細(xì)胞內(nèi)調(diào)控關(guān)鍵分子β-catenin的蛋白穩(wěn)定性，從而促進(jìn)CRC的發(fā)生發(fā)展。上述研究結(jié)果為結(jié)直腸癌的預(yù)防和治療提供了新的思路。

 該研究首先在包括腸上皮/腸癌細(xì)胞系在內(nèi)的10余種組織類型共40余種細(xì)胞系中，檢測發(fā)現(xiàn)這些細(xì)胞系均表達(dá)C5和C5aR1。需特別指出的是，C5aR1作為一種經(jīng)典的GPCR蛋白，并不表達(dá)于腸上皮/腸癌細(xì)胞的細(xì)胞膜表面，而是定位于細(xì)胞質(zhì)中的內(nèi)體或溶酶體上。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，胞內(nèi)C5蛋白在組織蛋白酶D（Cathepsin D, CTSD）的作用下被切割激活產(chǎn)生活性片段C5a，與內(nèi)體/溶酶體上的C5aR1結(jié)合后，進(jìn)一步與KCTD5/cullin3/Roc1/β-catenin相互作用形成穩(wěn)定復(fù)合體，促進(jìn)β-catenin發(fā)生K63位多聚泛素化修飾，同時抑制其發(fā)生K48位多聚泛素化修飾，進(jìn)而增強(qiáng)β-catenin蛋白穩(wěn)定性。 研究人員進(jìn)一步使用C5和C5ar1基因敲除小鼠，構(gòu)建了慢性結(jié)腸炎相關(guān)結(jié)腸癌（AOM/DSS-induced CAC model）和散發(fā)性結(jié)腸癌（ApcMinC-based sporadic CRC model）疾病模型，發(fā)現(xiàn)敲除C5或C5ar1可顯著抑制腸道組織β-catenin的蛋白水平及激活，進(jìn)而顯著抑制結(jié)直腸癌的發(fā)生。進(jìn)一步，使用C5aR1拮抗劑PMX205處理亦可顯著抑制結(jié)直腸癌的發(fā)生，提示C5aR1可作為預(yù)防甚至治療結(jié)直腸癌的潛在治療靶點。更重要的是，研究人員進(jìn)一步證實了細(xì)胞內(nèi)補(bǔ)體C5激活及其介導(dǎo)的β-catenin穩(wěn)定機(jī)制在其他多種類型的腫瘤細(xì)胞中均存在，提示這一信號通路可能存在更為廣泛的生物學(xué)意義。

 復(fù)旦大學(xué)生物醫(yī)學(xué)研究院/附屬腫瘤醫(yī)院胡維國研究員為本文的通訊作者，復(fù)旦大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院研究助理丁佩佩博士為本文第一作者，復(fù)旦大學(xué)生物醫(yī)學(xué)研究院/附屬腫瘤醫(yī)院雷群英教授和嵇慶海教授參與完成了這一工作，并給予了大力支持。據(jù)悉，該課題得到了國家重大研究計劃，基金委重大、創(chuàng)新群體、重大研究計劃、面上和青年項目等資助。

原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.celrep.2022.110851

參考文獻(xiàn)：

Arbore, G., West, E.E., Rahman, J., Le Friec, G., Niyonzima, N., Pirooznia, M., Tunc, I., Pavlidis, P., Powell, N., Li, Y., et al. (2018). Complement receptor CD46 co-stimulates optimal human CD8(+) T cell effector function via fatty acid metabolism. Nat Commun 9, 4186. 10.1038/s41467-018-06706-z.

Arbore, G., West, E.E., Spolski, R., Robertson, A.A.B., Klos, A., Rheinheimer, C., Dutow, P., Woodruff, T.M., Yu, Z.X., O'Neill, L.A., et al. (2016). T helper 1 immunity requires complement-driven NLRP3 inflammasome activity in CD4(+) T cells. Science 352, aad1210. 10.1126/science.aad1210.

Ding, P., Li, L., Li, L., Lv, X., Zhou, D., Wang, Q., Chen, J., Yang, C., Xu, E., Dai, W., et al. (2020). C5aR1 is a master regulator in Colorectal Tumorigenesis via Immune modulation. Theranostics 10, 8619-8632. 10.7150/thno.45058.

Liszewski, M.K., Kolev, M., Le Friec, G., Leung, M., Bertram, P.G., Fara, A.F., Subias, M., Pickering, M.C., Drouet, C., Meri, S., et al. (2013). Intracellular complement activation sustains T cell homeostasis and mediates effector differentiation. Immunity 39, 1143-1157. 10.1016/j.immuni.2013.10.018.