LMTK3通过调控EV生物发生和货物分选促进乳腺癌生长：抑制单核细胞浸润并驱动促肿瘤巨噬细胞极化

时间：2025年5月24日

来源：Molecular Cancer

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研究人员针对乳腺癌中LMTK3（Lemur Tail Kinase 3）如何通过调控细胞外囊泡（EVs）的生物发生和货物分选来影响肿瘤微环境（TME）中的免疫调节展开研究。他们发现LMTK3通过磷酸化Rab7调控多泡体（MVBs）的运输，改变EVs的大小和蛋白货物，特别是增加PSAT1（phosphoserine aminotransferase 1）的包装，进而上调单核细胞中的PHGDH（phosphoglycerate dehydrogenase），减少单核细胞浸润并促进促肿瘤的M2样巨噬细胞极化。这项研究揭示了LMTK3在乳腺癌免疫抑制微环境中的新机制，为靶向治疗提供了潜在靶点。

在乳腺癌研究中，肿瘤微环境（TME）的免疫抑制特性是肿瘤逃避免疫监视和促进进展的关键因素。尽管已知LMTK3（Lemur Tail Kinase 3）在乳腺癌中驱动细胞增殖、侵袭和治疗抵抗，但其在免疫调节中的作用尚不清楚。同时，细胞外囊泡（EVs）作为细胞间通讯的重要媒介，在肿瘤免疫微环境中扮演着复杂角色，但其生物发生和货物分选的调控机制仍需深入探索。

为了解决这些问题，浙江中医药大学附属第一医院国际肿瘤研究所和英国萨塞克斯大学生物化学与生物医学系的研究团队开展了一项跨学科研究。他们发现LMTK3通过磷酸化Rab7（一种调控多泡体运输的关键小GTP酶）改变EVs的生物发生过程，进而影响肿瘤免疫微环境。这项研究发表在《Molecular Cancer》上，为理解乳腺癌免疫逃逸机制提供了新视角。

研究团队运用了多种关键技术：纳米颗粒追踪分析（NTA）和透射电镜（TEM）用于EVs大小分析；单粒子干涉反射成像传感器（SP-IRIS）技术分析EVs亚群分布；定量质谱分析EVs蛋白组学；体外激酶实验验证LMTK3对Rab7的磷酸化作用；3D肿瘤球体共培养和流式细胞术评估单核细胞浸润和巨噬细胞极化；以及小鼠皮下和原位乳腺癌模型进行体内验证。临床数据分析则基于TCGA（The Cancer Genome Atlas）数据集。

LMTK3增加乳腺癌细胞释放的EVs大小并调节其蛋白货物
研究发现LMTK3过表达显著增加了EVs的平均大小，但未改变其数量。通过蛋白质组学分析，研究人员发现LMTK3调控的EVs中代谢酶PSAT1和LDHB（lactate dehydrogenase B）显著增加，而外泌体生物发生相关蛋白如CD63和TSG101（tumor susceptibility gene 101）则减少。这些结果表明LMTK3选择性改变了EVs的货物组成。

LMTK3通过磷酸化Rab7调控EV生物发生和货物装载
机制上，LMTK3直接磷酸化Rab7的Ser⁷²位点，这通过体外激酶实验和免疫共沉淀得到验证。Rab7的磷酸化模拟突变体（S72E）重现了LMTK3过表达对EVs大小和PSAT1装载的影响，而磷酸化无效突变体（S72A）则无此效应。进一步研究发现，LMTK3通过Rab7磷酸化减少多泡体（MVBs）与溶酶体的融合，导致内腔囊泡（ILVs）降解减少，从而改变EVs的释放。

LMTK3 EVs改变单核细胞蛋白组并减少其向肿瘤球体的浸润
临床数据分析显示，LMTK3高表达的乳腺癌中单核细胞浸润减少，M2样巨噬细胞标志物增加。体外实验证实，LMTK3调控的EVs可上调单核细胞中PHGDH的表达，并降低其向肿瘤球体的浸润能力。蛋白质组学分析发现，LMTK3 EVs处理的单核细胞中与M2极化相关的蛋白（如PHGDH）显著上调，而与M1极化相关的蛋白（如TRPC3和UCHL1）下调。

LMTK3 EVs通过PSAT1-PHGDH信号减少单核细胞浸润
研究人员发现，EVs中PSAT1的过表达足以诱导单核细胞中PHGDH的上调，进而减少其浸润能力。这一机制在体内实验中得到验证：LMTK3过表达的乳腺癌细胞在小鼠模型中形成更大的肿瘤，并表现出单核细胞浸润减少和M2样巨噬细胞增加的表型。

LMTK3 EVs直接促进体内免疫抑制性巨噬细胞表型
通过将LMTK3调控的EVs注射到荷瘤小鼠体内，研究人员证实这些EVs足以促进肿瘤生长并驱动M2样巨噬细胞极化，进一步支持了LMTK3通过EVs调控免疫微环境的假说。

这项研究首次揭示了LMTK3通过Rab7磷酸化调控EVs生物发生和货物分选的新机制，并阐明了其在乳腺癌免疫抑制微环境中的关键作用。研究发现LMTK3通过EVs递送PSAT1，上调单核细胞中PHGDH的表达，从而减少单核细胞浸润并促进促肿瘤的M2样巨噬细胞极化。这些发现不仅拓展了对EVs生物发生机制的理解，还为乳腺癌免疫治疗提供了新的潜在靶点。

研究的临床意义在于，LMTK3和Rab7可能成为预测乳腺癌免疫微环境特征的生物标志物，而针对这一通路的干预（如LMTK3抑制剂C28）或可逆转肿瘤的免疫抑制特性。未来研究可进一步探索LMTK3-Rab7-EVs轴在其他癌症类型中的普适性，以及开发针对该通路的特异性治疗策略。