結直腸癌(Colorectal Cancer, CRC)是常見的消化道惡性腫瘤之一，近年來其發病率呈現逐年上升且年輕化的趨勢。研究表明，CRC發病機製複雜，涉及遺傳、環境、炎症及腸道菌群等在內的諸多因素。已有研究發現，先天免疫係統的關鍵組成部分——補體係統在結直腸癌中廣泛激活，但關於其發揮的作用及機製鮮有報道。複旦大學生物醫學研究院/附屬腫瘤醫院胡維國團隊一直以來致力於補體係統在腫瘤發生發展中的作用及其機製研究，前期在Theranostics雜誌報道，補體C5，尤其是C5ar1基因敲除幾乎完全阻止AOM/DSS誘導的小鼠CRC發生。機製研究表明，結直腸炎症局部產生的C5a通過與髓源性抑製細胞 (myeloid-derived suppressor cells, MDSCs) 膜上的受體C5aR1結合，招募MDSCs至炎症局部，抑製CD8+ T細胞增殖與功能，並調控一係列關鍵促炎細胞因子(TNF-α, IL-1α/β, IL-6和IL-17A等)、抑炎細胞因子(IL-23, IL-9, IL-27和IL-10等)與趨化因子(CCL2, CCL17, CXCL1和CXCL5等)的產生與釋放，從而誘導CRC的發生 (Ding et al., 2020)。

        近年來，越來越多的研究逐漸揭示補體不但可以在細胞外的血液循環中激活，還可在CD4+ T細胞 (Arbore et al., 2016; Liszewski et al., 2013)和CD8+ T細胞 (Arbore et al., 2018)等免疫細胞內激活，這讓我們對補體係統的激活和功能有了全新的認識。然而，在非免疫類細胞，尤其是在上皮腫瘤細胞內是否存在細胞內補體激活現象，以及相應的作用和機製還鮮有報道。

        2022年5月31日，胡維國團隊在Cell Reports雜誌在線發表了題為“Intracellular complement C5a/C5aR1 stabilizes β-catenin to promote colorectal tumorigenesis”的研究論文。該工作報道了在腸上皮細胞內也存在補體C5的激活，所產生的活性產物C5a與其受體C5aR1結合，在細胞內調控關鍵分子β-catenin的蛋白穩定性，從而促進CRC的發生發展。上述研究結果為結直腸癌的預防和治療提供了新的思路。

        該研究首先在包括腸上皮/腸癌細胞係在內的10餘種組織類型共40餘種細胞係中，檢測發現這些細胞係均表達C5和C5aR1。需特別指出的是，C5aR1作為一種經典的GPCR蛋白，並不表達於腸上皮/腸癌細胞的細胞膜表麵，而是定位於細胞質中的內體或溶酶體上。進一步研究發現，胞內C5蛋白在組織蛋白酶D(Cathepsin D, CTSD)的作用下被切割激活產生活性片段C5a，與內體/溶酶體上的C5aR1結合後，進一步與KCTD5/cullin3/Roc1/β-catenin相互作用形成穩定複合體，促進β-catenin發生K63位多聚泛素化修飾，同時抑製其發生K48位多聚泛素化修飾，進而增強β-catenin蛋白穩定性。 研究人員進一步使用C5和C5ar1基因敲除小鼠，構建了慢性結腸炎相關結腸癌(AOM/DSS-induced CAC model)和散發性結腸癌(ApcMinC-based sporadic CRC model)疾病模型，發現敲除C5或C5ar1可顯著抑製腸道組織β-catenin的蛋白水平及激活，進而顯著抑製結直腸癌的發生。進一步，使用C5aR1拮抗劑PMX205處理亦可顯著抑製結直腸癌的發生，提示C5aR1可作為預防甚至治療結直腸癌的潛在治療靶點。更重要的是，研究人員進一步證實了細胞內補體C5激活及其介導的β-catenin穩定機製在其他多種類型的腫瘤細胞中均存在，提示這一信號通路可能存在更為廣泛的生物學意義。

        複旦大學生物醫學研究院/附屬腫瘤醫院胡維國研究員為本文的通訊作者，複旦大學附屬腫瘤醫院研究助理丁佩佩博士為本文第一作者，複旦大學生物醫學研究院/附屬腫瘤醫院雷群英教授和嵇慶海教授參與完成了這一工作，並給予了大力支持。據悉，該課題得到了國家重大研究計劃，基金委重大、創新群體、重大研究計劃、麵上和青年項目等資助。

        原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.celrep.2022.110851

        參考文獻：

        Arbore, G., West, E.E., Rahman, J., Le Friec, G., Niyonzima, N., Pirooznia, M., Tunc, I., Pavlidis, P., Powell, N., Li, Y., et al. (2018). Complement receptor CD46 co-stimulates optimal human CD8(+) T cell effector function via fatty acid metabolism. Nat Commun 9, 4186. 10.1038/s41467-018-06706-z.

        Arbore, G., West, E.E., Spolski, R., Robertson, A.A.B., Klos, A., Rheinheimer, C., Dutow, P., Woodruff, T.M., Yu, Z.X., O'Neill, L.A., et al. (2016). T helper 1 immunity requires complement-driven NLRP3 inflammasome activity in CD4(+) T cells. Science 352, aad1210. 10.1126/science.aad1210.

        Ding, P., Li, L., Li, L., Lv, X., Zhou, D., Wang, Q., Chen, J., Yang, C., Xu, E., Dai, W., et al. (2020). C5aR1 is a master regulator in Colorectal Tumorigenesis via Immune modulation. Theranostics 10, 8619-8632. 10.7150/thno.45058.

        Liszewski, M.K., Kolev, M., Le Friec, G., Leung, M., Bertram, P.G., Fara, A.F., Subias, M., Pickering, M.C., Drouet, C., Meri, S., et al. (2013). Intracellular complement activation sustains T cell homeostasis and mediates effector differentiation. Immunity 39, 1143-1157. 10.1016/j.immuni.2013.10.018.