Sang-Pil Choi | Jun Yang | In-Byung Park | Seok-Jin Kang | Si-Won Park | Chang-Hee Lee | Hyeon Jeong Lee | Joonbeom Bae | Chang-Yong Choi | Jiyoon Shin | Ji-In Kim | Hyun Yong Jin | Young Sik Lee | Taehoon Chun
韩国大学生命科学与生物技术学院生物技术系，首尔02841，大韩民国
摘要
由于肿瘤微环境（TME）的免疫抑制作用，尤其是由M2型肿瘤相关巨噬细胞（TAMs）所主导的这种环境，结直肠癌（CRC）对免疫检查点抑制剂（ICIs）仍具有很强的抗性。识别CRC中M2型TAMs的转录调控因子可能为通过重新编程TME来克服ICIs的耐药性提供策略。在这项研究中，我们分析了CRC患者的单细胞RNA-seq数据，以确定M2型TAMs的转录调控因子。值得注意的是，MAFB在M2型TAMs中表达显著升高，并且在错配修复功能正常的（pMMR）CRC中比在错配修复缺陷的（dMMR）CRC中更高。此外，MAFB的表达与结肠癌患者的无复发生存率呈负相关。在巨噬细胞中，MAFB由IL-4–STAT6和IL-10–STAT3通路诱导，这些通路驱动M2极化；而M1极化信号则能抑制MAFB的表达。在髓系细胞中特异性删除Mafb 基因，并结合ICIs治疗，可以通过增强M1型TAMs的活性来提高抗肿瘤免疫力，从而抑制结肠癌的生长，进而增加TME中的NK细胞和活化杀伤性T细胞的浸润。从机制上讲，MAFB作为一种转录激活因子，直接促进Il4ra 、Il10 和Arg1 mRNA的表达，这一过程得到了这些基因位点上MAF识别元件（MARE）的验证支持。在Mafb 基因缺失的巨噬细胞中异位表达IL-4受体α后，可以恢复与其野生型巨噬细胞相似的M2表型。这些数据突显了MAFB在调节M2型TAMs中的关键作用，并首次证明靶向MAFB可以通过将TAMs重新编程为抗肿瘤的M1型表型来提高ICIs的治疗效果。
引言
结直肠癌（CRC）是全球第三大常见癌症，也是癌症相关死亡的第二大原因1 。早期CRC的标准治疗方法（如手术结合放疗或化疗）常常受到副作用和药物耐药性的限制2 。因此，人们对免疫治疗策略的兴趣日益增加。目前，免疫检查点抑制剂（ICIs）在错配修复缺陷的（dMMR）CRC中有效，但在错配修复正常的（pMMR）CRC中效果不佳3 。由于pMMR肿瘤占CRC病例的约85%，因此迫切需要提高ICIs疗效的策略4 。
CRC表现为对免疫反应具有抵抗力的异质性肿瘤，其ICIs耐药性既源于肿瘤本身的因素，也源于肿瘤微环境（TME）5 。鉴于TME在调节免疫活性中的核心作用，理解TME如何影响抗肿瘤免疫力对于提高ICIs治疗CRC的效果至关重要。肿瘤相关巨噬细胞（TAMs）是TME中的主要免疫细胞群体，根据肿瘤类型的不同，它们可占所有细胞的30–50%，并在肿瘤发生的所有阶段（包括肿瘤起始、进展和转移）中发挥重要作用6 , 7 。大多数TAMs来源于浸润肿瘤的循环单核细胞，TME中的多种因素（包括细胞因子、生长因子和代谢信号）决定了它们的表型和功能状态7 , 8 , 9 。根据这些信号，TAMs会转变为促炎性的M1型或抗炎性的M2型7 , 8 , 10 , 11 。IL-4和IL-13激活STAT6通路促进M2极化，而IFN-γ激活STAT1依赖的通路促进M1极化7 , 8 , 10 , 11 。越来越多的证据表明，特定类型的TAMs与实体瘤患者的临床特征（包括治疗耐药性）之间存在强烈相关性12 , 13 , 14 。最近的研究表明，TAMs通过维持免疫抑制性的TME来促进ICIs的耐药性15 。因此，将TAMs重新编程为抗肿瘤的M1型表型是一种有前景的策略，有望提高ICIs的治疗效果。
MAF转录因子家族属于AP-1超家族，含有一个基本区域/亮氨酸拉链结构域，能够结合特定DNA位点上的MAF识别元件（MARE）16 。根据大小，MAF蛋白被分为两大类：大型MAFs（包括c-MAF、MAFB、MAFA和NRL）和小型MAFs（包括MAFG、MAFF和MAFK16 ）。这些转录因子通过调控控制细胞周期进展、凋亡、侵袭和转移的众多基因的表达，参与人类癌症的起始和进展16 , 17 。然而，它们在TME中的具体功能仍不清楚16 , 17 。由于MAF转录因子调节巨噬细胞和淋巴细胞等免疫细胞的分化和激活过程，它们可能是TME免疫和代谢环境的关键调节因子18 , 19 , 20 。然而，它们在此背景下的调控机制尚未完全阐明。
在这项研究中，我们发现MAFB在M2型TAMs中的表达显著升高，且在pMMR CRC中的水平高于dMMR CRC。此外，MAFB的表达与结肠癌患者的无复发生存率呈负相关。后续分析表明，MAFB在IL-4–STAT6和IL-10–STAT3信号通路的作用下直接激活了Il4ra 、Il10 和Arg1 的转录。因此，在髓系细胞中特异性删除Mafb 基因可以通过增强TME中的抗肿瘤免疫力来提高ICIs的治疗效果，使其成为重新编程TAMs以改善CRC免疫治疗的潜在靶点。
生物信息学分析
MAFB与CRC患者不良预后的关联
为了研究CRC TME中MAF家族的表达模式，我们分析了34例dMMR和28例pMMR患者的未经治疗的原发肿瘤组织以及36例患者相邻正常结肠组织的单细胞RNA-seq数据集（GEO访问号：GSE178341）（图1A-1F）。与正常结肠组织相比，pMMR和dMMR CRC的TME中髓系细胞的浸润显著增加（图1A和1B）。在MAF家族蛋白中，只有MAFB 的表达受到限制
讨论
本研究强调了MAFB作为TME的关键调控因子，它促进M2型巨噬细胞的极化，并导致与CRC不良预后相关的免疫抑制状态。MAFB在M2型TAMs中富集，其表达与结肠癌患者的较短无复发生存率相关，这表明它在塑造肿瘤促进性微环境中的作用。MAFB的缺失使TAMs重新编程为M1型表型，并增强了抗肿瘤免疫力
CRediT作者贡献声明
Sang-Pil Choi： 撰写原始稿件、方法学设计、实验研究、数据分析、数据管理。
Jun Yang： 撰写原始稿件、方法学设计、实验研究、数据分析、数据管理。
In-Byung Park： 撰写原始稿件、方法学设计、实验研究、数据分析。
Seok-Jin Kang： 软件开发、数据管理。
Si-Won Park： 结果验证、方法学设计。
Chang-Hee Lee： 方法学设计。
Hyeon Jeong Lee： 方法学设计、实验研究。
Joonbeom Bae： 结果验证、实验研究。
伦理批准和参与同意
动物实验方案已获得韩国大学机构动物护理和使用委员会（KUIACUC-2024-0003）的批准。使用人类巨噬细胞的研究方案已获得韩国大学机构审查委员会（KUIRB-2023-0265-01）的批准。
数据可用性
原始mRNA-seq数据已存入NCBI数据库（GEO访问号：GSE162886）。如有需要，可从通讯作者处获取更多原始数据。
CRediT作者贡献声明
Sang-Pil Choi： 撰写原始稿件、方法学设计、实验研究、数据分析、数据管理。
Jun Yang： 撰写原始稿件、方法学设计、实验研究、数据分析、数据管理。
In-Byung Park： 撰写原始稿件、方法学设计、实验研究、数据分析。
Seok-Jin Kang： 软件开发、数据管理。
Si-Won Park： 结果验证、方法学设计。
Chang-Hee Lee： 方法学设计。
Hyeon Jeong Lee： 方法学设计、实验研究。
Joonbeom Bae： 结果验证、实验研究。
利益冲突声明
作者声明与本研究无关的财务或商业利益冲突。本研究独立进行，不存在任何可能被视为潜在利益冲突的关系。所有作者均已审阅并同意期刊的作者身份政策和指南。
致谢
我们感谢哈佛医学院（波士顿，MA，美国）的Lisa V. Goodrich博士提供Mafb 基因敲除小鼠。本研究得到了韩国国家研究基金会（NRF）（由韩国政府资助，项目编号：RS-2019-NR039808）和韩国大学内部研究计划（2024年）的支持。Sang-Pil Choi部分得到了韩国大学动物分子生物技术研究所的资助。资助方未参与研究设计或数据解析。
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