TKIs疗效中的作用和机制

编者按：碧云天从成立起就希望“服务生命科学，造福人民健康”。我们认为这一理念，需要密切关注科学前沿，更需要关注科学人。为此碧云天推出了“碧云天助我科研路”系列文章，希望能在这个栏目里为大家展示科学家真实的科研和心路历程，有经验、有得失。同时也希望能够提供一个内心交流平台，鼓励正在默默努力的各位。 今天作为第三期，我们很荣幸地邀请到来自上海交通大学医学院附属第六人民医院同时也是碧云天杰出启明星获奖者的魏刚博士，他将就2021年发表在 Cell Metabolism 上的文章，与我们分享一下他的科研路。

大家好，我是魏刚。2021年9月10日，国际知名学术期刊 Cell metabolism 在线发表了上海交通大学附属第六人民医院刘军力课题组和上海长海医院泌尿外科王林辉课题组的最新研究成果“The thermogenic activity of adjacent adipocytes fuels the progression of ccRCC and compromises anti-tumor therapeutic efficacy”。该研究是我在上海交通大学医学院附属第六人民医院进行博士后科学训练的主要成果之一，作为文章的第一作者之一，在此我与各位同行、前辈以及师弟师妹们分享一下我们的研究成果与心得。

我们的工作

肿瘤和脂肪的关系紧密而又让人迷惑。其中，肾透明细胞癌（ccRCC）进展过程常常伴随肾周脂肪的广泛浸润现象，且这种浸润会影响到肿瘤的复发以及患者的生存质量。但这现象背后的原因一直是困扰临床的一个重要科学问题。

（1）ccRCC肿瘤细胞促进肾周脂肪的棕色化。

肾周脂肪属于内脏白色脂肪的一种，位于肾筋膜和肾包膜之间，包围肾脏并发挥着支持和保护肾脏的功能。与此同时，机体内还存在着结构和功能差异较大的棕色脂肪以及一种类似棕色脂肪的米色脂肪（通常是白色脂肪受到外部条件刺激而发生的一种由白色脂肪向棕色脂肪过度的中间形态）。已经有很多的研究显示，在肿瘤发生过程中，肿瘤会通过分泌肿瘤因子，以一种内分泌的作用方式，导致棕色脂肪的激活以及白色脂肪的棕色化现象，且与肿瘤的恶病质存在紧密联系。那么对于ccRCC而言，所以我们首先分析和比较了肾癌患者“癌旁肾周脂肪样本”和同一患者“远离肿瘤部位的肾周脂肪样本”，研究发现与ccRCC相邻的肾周脂肪存在明显的棕色化现象。然后通过TGCA数据库，以及体外条件培养基处理分化成熟的脂肪细胞等方法，证实了是肾癌细胞通过分泌一种PTHrp的肿瘤因子导致其周围的脂肪细胞发生棕色化，并涉及白色脂肪棕色化经典途径中PKA信号通路的激活。 个人体会：我们的研究中，肿瘤细胞是通过一种“旁分泌”的形式发挥作用，而非既往研究中“内分泌”的形式发挥作用；此外，我们的后续研究中，小鼠肿瘤模型也没有出现明显的恶病质现象。综上，我们的研究首次举出了一种肿瘤细胞以“旁分泌”途径调控脂肪功能的作用方式，且与机体恶病质的发生没有明显的相关性。

（2）肾周脂肪棕色化促进了ccRCC肿瘤的生长、侵袭和转移。

那么肿瘤细胞为什么要诱导其周围脂肪发生棕色化呢，这种效应对肿瘤细胞本身有什么影响呢？我们在体外利用棕色化脂肪细胞的培养基处理ccRCC肿瘤细胞，并发现可以促进ccRCC细胞的生长和迁移。为进一步在动物水平模拟脂肪细胞对于ccRCC的作用，我们选择了在免疫缺陷小鼠皮下植瘤ccRCC。研究比较发现，单独植瘤ccRCC细胞肿瘤生长较慢，而相同数目的ccRCC细胞混合25%的脂肪细胞生长速度显著增快，而基因敲低或 （敲除） 影响棕色化的关键基因诸如Pgc1a或Ucp1后，脂肪细胞则不能促进ccRCC肿瘤细胞生长。与此同时，为了更好的模拟人体真实的肿瘤环境，我们还进行了肾癌原位瘤实验，发现敲除PTHrP的ccRCC肿瘤细胞丧失了促进紧邻肾周脂肪棕色化的能力，其浸润肾周脂肪和肺部转移的能力也明显受到抑制。我们推测，脂肪棕色化后代谢活动增强，其分泌的代谢因子对ccRCC肿瘤细胞产生了增殖和迁移的促进作用。所以，我们通过质谱分析、代谢流并结合细胞实验，作者发现棕色化脂肪细胞分泌大量的乳酸等小分子代谢物，而其中过量的乳酸能够作为一种碳源物质和能源物质来促进ccRCC的进展。 个人体会：我们的研究中，时时刻刻都在考虑真实的生物学情景，比如采用双向的条件培养液，脂肪细胞和肿瘤细胞的混合比例接种，原位瘤模拟人体真实的肿瘤微环境等，对实验研究的意义或许具有升华意义。

（3）开发新型抗癌“组合疗法”

抗肿瘤治疗的一个重要的临床问题就是抗肿瘤药物的抵抗效应，从而导致肿瘤复发率高，效果不理想，但具体的机制目前也需要进一步研究。在ccRCC临床治疗中，TKIs抗癌药物 [如舒尼替尼（sunitinib）、阿西替尼 (axitinib)、索拉菲尼（sorafenib）和帕唑帕尼（pazopanib）] 最为常见。通过体外细胞实验，我们的研究和前人的研究发现，这些TKIs均可以直接促进肾周脂肪发生棕色化；与此同时，在杀灭肿瘤细胞的同时，也通过促进ccRCC癌细胞分泌更多PTHrP，发挥间接促进肾周脂肪棕色化的作用。然后我们利用前述的动物模型，并采用抑制脂肪棕色化的小分子H89 （或KT5720） 与sunitinib组合开发潜在“组合疗法”。动物植瘤实验证明，相对于单独使用sunitinib，采用H89 （或KT5720） 与sunitinib组合疗法能够更有效的抑制肿瘤的生长和恶化。 个人体会：我们的研究中，从基本的临床科学问题入手，采用生物学、细胞生物学、肿瘤学、生物信息学等手段阐述科学问题，最后将发现的研究结果进一步应用于临床问题的解决。整个过程的研究并不是一帆风顺的，结果也不是按照我们预期的发展进行的，但是由于我们具有良好的团队合作氛围，能够对具体的问题进行有效的交流和沟通，不仅能够问题的良好解决，往往还有意想不到的新的解决问题的思路和见解。

同行对我们工作的评价

该项研究揭示了脂肪和肾癌之间的“双向通讯”模式，阐释了脂肪棕色化在促进肾肿瘤的进展及降低TKIs疗效中的作用和机制，并为临床治疗提供理论依据和指导。由于创新型较强，思路新颖，转化潜力巨大，得到了国内外多家媒体和杂志的特别报道，国际顶尖杂志 Cell Discovery 、Nature Reviews Nephrology、Cancer research 等相继进行了亮点概述的报道。

碧云天产品的应用

高效的产出离不开个人的勤勉、团队的合作、良好的科研环境，更需要优质的实验试剂与设备。实验过程中，在体外验证脂肪细胞对肿瘤细胞的增殖作用，我们使用了碧云天的BeyoClick™ EdU-555细胞增殖检测试剂盒（货号C0075S）。这部分的研究，为我们进行后续动物实验提供了可靠的实验依据。该产品有多个型号，其中增殖细胞可以采用红色荧光或者绿色荧光进行标记，操作简单，使用方便。个人推荐采用红色荧光标记，并与核标记的蓝色进行融合，即黄色，从而便于观察和对比分析。 感谢碧云天给我这次机会，与大家分享我的研究成果与心得，在此也祝各位同行工作顺利。
此外，针对刚进入实验室的师弟师妹们经常会面临的困惑，比如如何掌握实验方法及技术?如何发表高分文章等等？ 我们特意线上采访了魏刚老师，期望能替他们解答科研启蒙路上的困惑，以助于他们能更好地、也更有效率地完成实验。 1、如何紧跟热门知识及技术趋势？
关注本领域的最新前沿的研究论文，可以关注一些热门的公众账号，比如碧云天。 2、深入实验室之后，实验碰到了问题，结果不顺利时课题如何进行下去？如何渡过心理这道难关？
如果科研遇到了问题，第一找老师交流和沟通；第二找师兄师姐进行交流和沟通；第三找科研朋友进行交流和沟通。多从自己的原因出发，多行动少口动，往往刻苦的不断尝试是突破瓶颈的关键。 3、如何精准投稿，根据自己的文章选择合适的杂志投稿？
不存在精准投稿，关键是把自己的科研问题阐释清楚，做到了后者，任何杂志都会喜欢，当然不一定影响因子高的就是好杂志。 4、科研之外，学习其他哪方面的能力也是很有必要的？
找到自己喜欢的方向（爱好），任何的爱好都可以促进科研的顺利开展。 5、做科研带给自己的最大收获和感悟？
感觉自己除了科研以外，目前养家糊口是唯一可以做的工作了，庆幸的是也是目前非常喜欢的工作，越来越有信心做好的工作。如果你不热爱科研，建议换一个方向，换一种生活，当然前提是真的不热爱，而不是被短暂的眼前困难迷惑产生的担心和抵触情绪。