结直肠癌（CRC）是一种恶性上皮肿瘤，是全球第三大常见癌症类型，也是癌症相关死亡的第二大原因。随着更有效的治疗方法的出现，特别是免疫疗法，过去二十年患者的预后有了显著改善。癌症免疫疗法通过利用检查点抑制剂和过继细胞疗法来操控免疫系统识别和攻击癌细胞的能力，从而彻底改变了癌症治疗。然而，尽管诸如嵌合抗原受体 T 细胞疗法以及使用抗体靶向细胞毒性 T 淋巴细胞抗原 4、程序性细胞死亡蛋白 1（PD-1）及其配体 PD-L1 等免疫疗法在临床上取得了成功，但只有部分患者对这些治疗表现出完全响应，目前认为免疫抑制细胞或蛋白质是导致这种疗效有限的主要原因。作为肿瘤微环境（TM）中免疫抑制的主要原因，M2 样肿瘤相关巨噬细胞表达 PD1、PD-L1、B7-H4 和 TIM3，并分泌 TGF-β、VEGF-α 和 IL-10，这些物质抑制肿瘤免疫并促进肿瘤的发展和迁移。相比之下，M1 样肿瘤相关巨噬细胞分泌白细胞介素 -1β、肿瘤坏死因子 -α、CXCL19 以及其他细胞因子，从而增强抗肿瘤免疫。这种肿瘤相关巨噬细胞的可塑性已成为癌症治疗的一个潜在靶点。

山梗菜碱（Lobeline，洛贝林）系由山梗菜中提取的生物碱，是一种中枢兴奋药。本品选择性的刺激颈动脉体化学感受器，反射性地引起呼吸中枢、迷走神经中枢和血管运动中枢的兴奋。Lobeline (α-Lobeline) 是一种可穿过血脑屏障的烟碱受体 (nicotinic receptor) 激动剂。Lobeline 通过抑制突触小泡摄取 DA 并改变突触前 DA 储存来增加多巴胺 (DA) 的释放。最近一项研究认为，它能重塑免疫抑制微环境可能成为治疗结直肠癌的一种有前景的策略。

1月22日，南京中医药大学/南京大学/安徽医科大学研究人员合作共同在期刊《Advanced Science》上发表了研究论文，题为“Targeting MAPK14 by Lobeline Upregulates Slurp1-Mediated Inhibition of Alternative Activation of TAM and Retards Colorectal Cancer Growth”。

 

单细胞 RNA 测序分析表明，洛贝林可延缓小鼠移植结直肠癌的生长

为了阐明洛贝林抑制肿瘤负荷的机制，研究人员从生理盐水（PBS）组和洛贝林（25 毫克/千克）治疗组中收集了异种移植肿瘤，用于单细胞测序（10×Genomics）。经过质量控制和筛选，分别获得了 11152 个和 10074 个单细胞转录组用于下游分析。研究人员比较了 PBS 组和洛贝林治疗组中各种细胞类型的数量变化。除了癌细胞的比例下降（从 53.67%降至 50.74%）外，洛贝林治疗组中免疫细胞的比例（从 9.65%升至 10.48%）有所增加。抗肿瘤免疫细胞（CD14+ 单核细胞、M1 巨噬细胞、树突状细胞和 CD8+ T 细胞）的比例增加，但肿瘤相关免疫细胞（M2 样巨噬细胞）的比例降低。免疫细胞包括髓样细胞和 T 细胞，分别通过已知标志物 Lyz2（髓样细胞）和已知标志物 Cd8a 和 Cd4（T 细胞）进行鉴定。单细胞 RNA 测序数据表明，这些细胞簇与主要已知细胞类型相对应，为研究洛贝林在肿瘤微环境中的分子机制提供了宝贵的资源。如图 1F 所示的通路富集结果表明活化的 T 细胞功能增强，这与 CD8+ T 细胞数量增加相对应。此外，图 1G 显示，富集分析表明参与 DNA 复制过程的癌细胞亚群与肿瘤之间存在复杂的相互作用。这表明肿瘤细胞存在不稳定性和遗传变异，从而促进肿瘤的发生和发展。研究人员使用 50 个差异基因对每个亚群进行了 GO 分析，以描述它们的表型和功能。如图 1H 所示的通路富集结果表明，成纤维细胞亚群在胶原蛋白相关通路中富集。通过合成细胞外基质成分并分泌基质金属蛋白酶（MMPs），成纤维细胞可以改变肿瘤微环境的物理和化学性质，同时支持肿瘤细胞的侵袭活性和转移。这些数据表明 PBS 和洛贝林在癌细胞、成纤维细胞和免疫细胞中的作用景观存在差异，提示洛贝林可能对肿瘤微环境（TME）产生影响。

综合来看，洛贝林可促进肿瘤相关巨噬细胞（TAMs）向 M1 样 TAMs 极化，同时抑制其向 M2 样 TAMs 极化，显著改变了移植皮下肿瘤的肿瘤微环境。

图1：单细胞 RNA 测序分析表明，洛贝林可延缓小鼠移植结直肠癌生长

MAPK14中其靶蛋白

当将 Slurp1 缺陷型 MC38 细胞皮下注射到小鼠体内时，洛贝林对肿瘤负荷和 TAM 极化的抑制作用几乎完全消失，这表明洛贝林的抗肿瘤作用依赖于 Slurp1。此外，通过靶标响应性可及性分析，确定 MAPK14 是洛贝林的直接靶蛋白。从机制上讲，在结肠癌细胞中，洛贝林与 MAPK14 结合后可阻止 MAPK14 的核转位，从而降低磷酸化 p53 的水平。因此，p53 对 SLURP1 的负转录调控受到抑制，导致 SLURP1 的转录和分泌增强。

洛贝林与抗 PD1 抗体联合具有协同效应，显示出更强的抗肿瘤效果

鉴于单药治疗对巨噬细胞极化的调节作用，研究人员接着研究了洛贝林在与抗 PD1 免疫治疗联合使用时的疗效。研究结果表明，接受洛贝林与抗 PD1 联合治疗的小鼠比接受洛贝林或抗 PD1 单药治疗的小鼠表现出更好的抗肿瘤效果。此外，联合治疗显著上调了肿瘤中 SLURP1 的表达，并抑制了癌细胞的增殖。结果还表明，洛贝林在降低免疫抑制和增强 T 细胞免疫反应方面发挥着作用。另外，研究结果表明，在联合治疗组中，M1 巨噬细胞上调，M2 巨噬细胞下调。

总之，本研究结果表明，洛贝林能够通过调节巨噬细胞极化来抑制结肠癌，其作用机制涉及 MAPK14/p53/Slurp1 信号通路，并且证明了洛贝林与 PD-1 阻断剂联合使用能够协同抑制肿瘤进展。

参考文献

Targeting MAPK14 by Lobeline Upregulates Slurp1-Mediated Inhibition of Alternative Activation of TAM and Retards Colorectal Cancer Growth， https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/advs.202407900 

Tags： Adv Sci：山梗菜碱能重塑免疫抑制微环境治疗结直肠癌