ZNRF1 在腫瘤相關巨噬細胞和小鼠 MC38 大腸癌腫瘤微環境中的角色

Abstract

腫瘤相關巨噬細胞（TAMs）是腫瘤微環境（TME）中最豐富的免疫細胞族群之一，並在腫瘤進展與免疫抑制中扮演關鍵角色。本實驗室先前發現一個 E3 泛素連接酶 zinc and ring finger 1（ZNRF1）是在不同情境下調控巨噬細胞發炎反應的重要分子。雖然我們過去利用小鼠 Lewis lung carcinoma（LLC）腫瘤模型的研究顯示，髓系細胞中的 ZNRF1 可調控 TAM 極化與轉化生長因子 β（TGF-β）相關訊息傳遞，然而 LLC 屬於免疫學上較「冷」的腫瘤模型，缺乏足夠的 T 細胞浸潤，因而限制了評估髓系細胞 ZNRF1 在與適應性抗腫瘤免疫對話中所扮演角色。因此，本研究進一步利用具免疫反應性的 MC38 大腸直腸癌腫瘤模型，探討 TAM 中 ZNRF1 的功能。臨床分析結果顯示，在大腸直腸癌中，ZNRF1 表現與病人存活率及 T 細胞浸潤具有相關性。利用髓系細胞（包括巨噬細胞）中特異性刪除 ZNRF1 的小鼠腫瘤模型（Znrf1ΔMye），我們發現 ZNRF1 缺失會促進 MC38 腫瘤生長，並降低總 T 細胞與 CD8⁺ T 細胞的浸潤。單細胞 RNA 定序進一步揭示 TME 發生重塑，其特徵包括促發炎 Cd74⁺H2-Aa+ TAMs 減少，以及成熟且增殖中 M2表型的 C1q⁺Apoe⁺ TAMs 增加，同時伴隨毒殺性 Nkg7⁺Gzmb⁺ CD8⁺ T 細胞減少與調節性 T 細胞增加。機制上，在 MC38 相關的腫瘤情境中，ZNRF1 缺失的骨髓源性巨噬細胞（BMDMs）表現出增強的 M2 表型極化，以及降低的細胞表面第二型主要組織相容性複合體（MHC class II）表現，且此現象可能源自於含有 MHC class II 的溶酶體相關分泌囊泡運輸受到干擾。整體而言，本研究指出 ZNRF1 可能透過調控 TAM 免疫功能及其與適應性免疫細胞之間的交互作用，影響大腸直腸癌的 TME 與腫瘤進展，並為 TAM 相關癌症治療策略提供新的研究方向。

Tumor-associated macrophages (TAMs) are among the most abundant immune cell populations within the tumor microenvironment (TME) and play critical roles in tumor progression and immune suppression. Our laboratory previously identified zinc and ring finger 1 (ZNRF1), an E3 ubiquitin ligase, as a context-dependent regulator of macrophage inflammatory responses. Although our previous studies using the Lewis lung carcinoma (LLC) model demonstrated that myeloid ZNRF1 regulates TAM polarization and TGF-β signaling, the immunologically “cold” nature of the LLC model limits the evaluation of the role of myeloid ZNRF1 in the crosstalk with adaptive anti-tumor immunity. Therefore, in this study, we investigated the role of macrophage ZNRF1 in the immune-responsive MC38 colorectal tumor model. Clinical analyses suggested that ZNRF1 expression in colorectal tumors is associated with patient survival and T-cell infiltration. Using myeloid-specific ZNRF1-deficient mice, we found that loss of ZNRF1 promoted MC38 tumor growth and reduced infiltration of total T cells and CD8⁺ T cell. Single-cell RNA sequencing further revealed a remodeled TAM landscape characterized by decreased Ccl2⁺Cd74⁺H2-Aa+ inflammatory TAMs and increased C1q⁺Apoe+ mature M2-like TAMs and Mki67+C1q⁺Apoe+ proliferating M2-like TAMs, accompanied by reduced Nkg7+Gzmb+ cytotoxic CD8⁺ T cells and increased regulatory T cells in myeloid-specific ZNRF1-deficient tumors. Mechanistically, ZNRF1-deficient bone marrow-derived macrophages (BMDMs) exhibited enhanced M2-like polarization and reduced surface MHC class II expression, likely through disrupted trafficking of MHC class II-containing secretory lysosome-like vesicles. Overall, this study identifies ZNRF1 as a potential regulator of TAM-mediated anti-tumor immunity in colorectal cancer.