提到胶原蛋白，我们首先想到的肯定是各式各样抗衰老的美容产品。
而胶原蛋白其实是人体中含量最多的蛋白质，广泛分布于人体的皮肤、骨骼、眼睛、牙齿等部位。
但最近有研究显示，胶原蛋白在肿瘤的进展、转移和预后等方面也发挥了重要作用[1-3]。例如，胰腺导管腺癌（PDAC）的肿瘤微环境（TME）含有大量致密的肿瘤基质，如胶原蛋白等，形成了阻碍抗肿瘤药物传递的屏障。所以胶原蛋白在胰腺癌中的作用成为了近年来的研究热点。
(资料图片仅供参考)
德克萨斯大学MD安德森癌症中心的Raghu Kalluri教授领衔其研究团队一直致力于研究胶原蛋白对PDAC的影响。
他们发现，胰腺癌细胞可以产生一种独特的I型胶原蛋白（Col1）同源三聚体。敲除胰腺癌细胞来源的Col1同源三聚体可以重塑肿瘤微生物谱和肿瘤免疫微环境，从而阻碍PDAC的进展，以及增强PD-1免疫抑制剂疗法的疗效。
文章近日发表于Cancer cell期刊上。
论文首页截图
有趣的是，Raghu团队之前的研究表明，在PDAC中，敲除肌成纤维细胞产生的Col1反而会增强免疫抑制以及促进胰腺癌进展[4]。同样是Col1，为什么胰腺癌细胞产生的Col1的作用是完全相反的呢？
那么，接下来就让我们看看胰腺癌细胞产生的Col1到底有什么不同吧!
Col1主要由成纤维细胞产生，是由两条 α1 链（COl1A1）和一条 α2 链（COl1A2）组成的异源三聚体。但是Raghu Kalluri团队发现，人PDAC细胞产生的Col1十分特殊，只表达COl1A1，是由三条α1链组成的同源三聚体。这一结果在KPPC小鼠模型（PDAC的基因工程小鼠模型）中也得到了验证。Raghu团队还发现，这是由于COL1A2基因的启动子区域呈现高度甲基化，并且COL1A2高度甲基化的程度与其在胰腺癌细胞的表达水平成反比。
简单来说，胰腺癌细胞的COL1A2启动子区域的高度甲基化导致了COL1A2基因的表观遗传沉默，从而导致胰腺癌细胞产生的Col1是仅由COl1A1组成的同源三聚体。
胰腺癌细胞产生的Col1是由三条α1肽链组成的同源三聚体
为了研究胰腺癌细胞产生的Col1同源三聚体对PDAC的影响，Raghu团队构建了KPPC;Col1pdxKO小鼠，该胰腺癌小鼠模型特异性敲除了胰腺癌细胞中的Col1。他们发现，相较于KPPC小鼠，特异性敲除胰腺癌细胞中的Col1可以显著延长KPPC;Col1pdxKO的总生存期，减少肿瘤负荷和病变。
那么胰腺癌细胞产生的Col1是如何影响胰腺癌的进展的呢？
首先，Raghu团队研究了Col1同源三聚体对胰腺癌细胞的直接影响。
他们利用KPPC;Col1pdxKO和KPPC小鼠的肿瘤组织构建了不同的胰腺癌细胞系。体内外增殖实验的结果表明，相较于KPPC细胞系，KPPC;Col1pdxKO细胞系的细胞间黏附能力减弱，细胞增殖率明显下降，以及皮下成瘤的速度较慢。也就是说，胰腺癌细胞产生的Col1同源三聚体可以促进胰腺癌细胞增殖，促进肿瘤进展。
敲除胰腺癌细胞来源的Col1同源三聚体可以延缓PDAC的肿瘤进展
从机制上来看，与Col1异源三聚体相比，Col1同源三聚体明显上调了KPPC;Col1pdxKO胰腺癌细胞中涉及FAK/EGFR/MAPK/MYC信号通路的基因表达，这是促进癌细胞增殖的主要信号通路。此外，鉴于整合素是Col1的主要受体之一，Raghu团还发现，敲除胰腺癌细胞中的整合素a3b1可以显著减少Col1同源三聚体激活的信号通路的基因表达，包括增殖相关的信号通路。这表明胰腺癌细胞产生的Col1同源三聚体可以通过整合素a3b1诱导持续的增殖信号。
胰腺癌细胞产生的Col1同源三聚体通过整合素a3b1诱导持续的增殖信号
不仅如此，胰腺癌细胞产生的Col1除了能够影响胰腺癌细胞自身，还能够影响胰腺癌的肿瘤微生物组和免疫微环境的结构。
Raghu团队发现，与KPPC小鼠和WT小鼠相比，KPPC;Col1pdxKO小鼠的瘤内免疫细胞谱发生了显著变化，主要表现为髓源性抑制细胞（MDSCs）的减少和 T 细胞的增加。
进一步研究表明，KPPC癌细胞明显抑制了小鼠脾脏T细胞的激活和增殖能力，但KPPC;Col1pdxKO癌细胞却失去了这种免疫抑制的能力。这可能是由于KPPC;Col1pdxKO癌细胞中T细胞趋化因子的基因表达上调，尤其是CXCL16。小鼠脾脏T细胞的细胞迁移实验也表明，与KPPC癌细胞的条件培养基相比，KPPC;Col1pdxKO癌细胞的条件培养基能更好的促进T细胞迁移，而这却可以被CXCL16中和抗体抑制。
也就是说，胰腺癌细胞产生的Col1同源三聚体可以抑制其产生CXCL16，从而减少了肿瘤内T细胞的浸润和激活。
Col1敲除的胰腺癌细胞分泌的Cxcl16可以促进瘤内T细胞的激活和浸润
有趣的是，KPPC;Col1pdxKO小鼠的瘤内微生物组也具有显著变化，其类杆菌（厌氧）减少，弯曲杆菌（微需氧）增加, 这可能与KPPC;Col1pdxKO肿瘤的瘤内缺氧得到改善有关。
这引起了Raghu团队的注意。先前有研究显示，肿瘤微生物组可以调节肿瘤免疫[5]。所以,为了确定肿瘤微生物组对肿瘤免疫的影响，他们给予KPPC小鼠和KPPC;Col1pdxKO小鼠广谱抗生素的组合治疗（ABXs），显著减少瘤内微生物。结果发现，ABXs治疗可以减少KPPC;Col1pdxKO肿瘤中T细胞的数量，以及增加MDSCs的数量；从而缩短了KPPC;Col1pdxKO小鼠的生存期；但对KPPC小鼠没有显著影响。所以Raghu团队认为，敲除胰腺癌细胞来源的Col1同源三聚体可能破坏了与肿瘤免疫相关的有益的微生物的招募。
敲除胰腺癌细胞来源的Col1同源三聚体可以影响肿瘤微生物谱和肿瘤免疫微环境
如此来看，Col1同源三聚体对PDAC的影响是多方面的。KPPC;Col1pdxKO小鼠的生存优势是肿瘤微生物组、肿瘤免疫微环境和癌症自身信号三者相互作用的结果。
最后，Raghu团队使用PD-1抗体分别治疗晚期的KPPC小鼠和KPPC;Col1pdxKO小鼠。令人惊喜的是，与KPPC小鼠相比， PD-1抗体显著延长了KPPC;Col1pdxKO小鼠的总生存期，并且显著增加了KPPC;Col1pdxKO肿瘤中效应性T细胞和调节性T细胞（Treg）的比例。这一发现为克服PDAC的耐药性做出了重大的贡献。
敲除PDAC癌细胞产生的同源三聚体可以提高PD-1抗体的疗效
总的来说，这项研究发现胰腺癌细胞可以产生独特的Col1同源三聚体，并揭示它促进胰腺癌进展的作用机制。
胰腺癌细胞产生的Col1同源三聚体在健康组织中较为罕见，所以胰腺癌细胞产生的Col1同源三聚体有望成为抑制胰腺癌进展的特异性靶点。此外，仅仅是敲除胰腺癌细胞中的Col1同源三聚体就能对胰腺癌产生这么多方面的影响，这更进一步鼓舞了学者们探究肿瘤基质与胰腺癌的关系。
