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近日由中科院上海营养与健康研究所的QiuYao Wu, GuoHong Hu以及山东大学齐鲁医院的QiFeng Yang等多名研究人员在Cell Research期刊（IF=46）上，共同发表了题为“SCUBE2 mediates bone metastasis of luminal breast cancer by modulating immunesuppressive osteoblastic niches”的文章。在该文章中，研究人员使用了AbMole的Y-27632（M1817)与Sonidegib（M2338) 两种产品，对SCUBE2促进乳腺癌骨转移的机制进行了探索，并为骨转移治疗的方法提供了新的思路。
雌激素受体（ER）阳性的管腔型乳腺癌是一种乳腺癌的亚型，通常转移到大多数远处器官的风险较低，然而却极易发生骨转移。在过往的实验中，虽然已经确定了大量调节乳腺癌骨转移的相关基因，但大多数实验采用的是三阴性或ER-细胞系模型，因此并不能很好的解释管腔型乳腺癌转移的骨偏好情况。
在该研究中，通过分析临床乳腺肿瘤和细胞系的几个公共基因表达数据集，发现编码分泌蛋白的SCUBE2在管腔型乳腺癌（图1a）与骨转移肿瘤（图1b）中的表达上调，均较其他肿瘤类型更为明显。且经Kaplan-Meier生存分析表明，SCUBE2的表达与骨转移的风险呈正相关，是一种较有骨转移研究价值的基因。
图1. 不同分子亚型的乳腺癌患者分泌蛋白编码基因的表达热图
SCUBE2是信号肽-CUB结构域-EGF相关(SCUBE)基因家族的成员，在Hedgehog信号中具有非细胞自主作用，并能介导膜结合的Hedgehog配体的释放。此外，SCUBE2还可通过自分泌的方式作用于肿瘤细胞，促进膜锚定的SHH的释放，激活间充质干细胞的Hedgehog信号，从而促进成骨细胞分化。而成骨细胞又能分泌胶原蛋白，并可通过抑制性的LAIR1信号，抑制NK细胞并促进肿瘤定植。且SCUBE2是ER信号的下游成分，因而能更好的解释管腔型乳腺癌骨转移的高风险机制（图2）。
图2. SCUBE2在管腔型乳腺癌（BC）骨转移中作用的示意图
此外，研究发现异位表达的SCUBE2也可以促进三阴性细胞系的骨转移。因此，尽管SCUBE2在管腔型肿瘤中被ER特异性上调，但其功能可能不依赖于管腔型细胞的环境。且SCUBE2对骨转移有依赖性的作用，但对原发肿瘤的生长没有影响。因此SCUBE2在肿瘤和血液中的表达与骨转移风险明显相关，能表明其在管腔型癌中的预后价值。
在该实验中使用了购买自AbMole的Y-27632（M1817)与Sonidegib（M2338)两种产品。通过在人乳腺癌器官培养基中加入Y-27632等试剂，从而建立了管腔型乳腺癌的PDO样本LTMBC-3，并通过与NK细胞共培养，得到了成骨细胞能保护管腔型乳腺癌的患者衍生器官（PDO）免受NK细胞杀伤的结论（图3）。
图3. 对管腔型PDO样品LTMBC-3与NK92细胞和不同细胞共培养48小时后的免疫杀伤力进行分析。（a）显示的是有机体的代表性图像，（b）代表NK92覆盖的有机体的数量
此外，在实验中多次使用Hedgehog信号的抑制剂Sonidegib，发现用Hedgehog信号抑制剂Sonidegib抑制MCF7 CM中的SHH，可明显抑制CM诱导的MSCs成骨分化（图4a）。更重要的是， Sonidegib能完全阻断SCUBE2过表达对成骨细胞生成的影响，导致ALP活性（图4a）和成骨细胞中成骨标志物的表达下降。同时通过在BALB/c小鼠心内移植4T1.2细胞，以及每天口服Sonidegib治疗，可减少肿瘤细胞周围的ALP表达，恢复NK细胞在骨病灶中的浸润，导致骨转移减轻（图4b），并延长小鼠的生存期（图4c）。
图4. a 用SCUBE2（和/或Sonidegib或5E1）过表达或不表达的MCF7细胞的CM处理MSC衍生的成骨细胞的ALP活性 b,c口服Sonidegib对BALB/c小鼠心内注射4T1.2细胞（每组9只）的骨转移的影响。显示的是骨转移的BLI和代表图像(b)以及小鼠的存活率(c)
此外，为了进一步评估Sonidegib对自发性骨转移的影响，将SCUBE2过表达的4T1.2细胞原位移植入BALB/c小鼠体内，发现Sonidegib对原发肿瘤的生长没有影响，但明显抑制了骨转移（图5）。同时也发现，Sonidegib还能有效抑制人MCF7细胞在裸鼠中的骨转移，从而得到了Sonidegib靶向Hedgehog信号通路能有效抑制乳腺癌骨转移的结论。
图5. 在BALB/c小鼠原位注射Scube2过表达的4T1.2细胞后，第7天开始口服Sonidegib的效果（对照组和Sonidegib组分别为9只、8只小鼠）。显示的是后肢的BLI量化和代表图像
通过多项实验，最终发现SCUBE2在管腔型乳腺癌中被上调并与骨转移有关，且与Hedgehog配体的普遍表达和Hedgehog信号在发育过程中的关键作用相比，SCUBE2在管腔型癌细胞中的高度特异性表达模式说明了直接针对SCUBE2的治疗潜力。此外，SCUBE2的单克隆中和抗体LTMA16D5在多种转移模型中，也显示出令人印象深刻的抑制骨转移的功效。因此，研究人员提出了靶向SCUBE2可能是一种很有前途的骨转移治疗方法。
鸣谢：Wu Q, Tian P, He D et al. Cell Res. 2023 Jun;33(6):464-478.
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