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研究背景与目的:乳腺癌在女性肿瘤中发病率第一,病死率位居第二,三阴性乳腺癌（triple-negative breast cancer,TNBC）属于乳腺癌众多分型中难治的类型,TNBC因缺乏雌激素受体（estrogen receptor,ER）、孕激素受体（progesterone receptor,PR）和人表皮生长因子受体2（human epidermal growth factor receptor2,Her2）,所以对经典的内分泌治疗和Her2靶向药物治疗无效,一旦发生远处转移、化疗药耐药或抵抗,可供选择的治疗方案十分有限,中位生存期不足18个月,严重威胁患者生命。虽然近年来免疫检查点抑制剂的治疗,使得部分肿瘤患者从中获益,但根据多中心随机对照试验显示,TNBC患者对PD-1抗体的治疗效果难以令人满意,所以目前临床中TNBC仍以化疗和手术治疗为主。近年来,随着单细胞测序技术的开展及针对肿瘤微环境（tumor microenvironment,TME）的深入研究,人们逐渐发现TNBC难治除了与肿瘤细胞自身特性相关之外,还与TME中复杂细胞组分相互串扰有关。TNBC的TME细胞组分包括:肿瘤相关巨噬细胞（tumor-associated macrophages,TAMs）、癌症相关成纤维细胞（cancer-associated fibroblast,CAFs）、内皮细胞和构成肿瘤脉管系统的周细胞、炎症细胞及骨髓衍生细胞等,其中TAMs和CAFs是TME的主要组成。TAMs通过刺激血管生成、释放促炎细胞因子、抑制细胞毒性T细胞反应及重塑细胞外基质（extracellular matrix,ECM）参与化疗抵抗和癌症的发展。CAFs在TME中可产生胶原,构建起物理屏障,保护肿瘤细胞免受药物杀伤。α-平滑肌肌动蛋白（α-smooth muscle actin,α-SMA）是CAFs活化标志物之一,在乳腺癌中α-SMA阳性细胞在肿瘤基质区域的高表达,往往提示与预后不良相关。令人意外的是,在胰腺导管癌模型中,靶向α-SMA+CAFs表现出免疫抑制性、肿瘤呈低分化性和小鼠生存期缩短。因此充分的了解肿瘤细胞和相关基质之间的双向通讯,才能有望提升肿瘤治疗敏感性和改善患者预后。骨桥蛋白（osteopontin,OPN）是由SPP1基因编码的一种多功能磷酸糖蛋白,可由T细胞、B细胞、NK细胞、髓细胞、成骨细胞、骨细胞、上皮细胞和神经元等多种细胞产生,广泛参与人体生理与病理过程。OPN在多种癌症中均有过度表达,包括肺癌、前列腺癌、乳腺癌、结直肠癌和肝癌。既往研究表明,OPN可通过与整合素和/或CD44受体结合后,具有维持肿瘤细胞干性、招募巨噬细胞浸润、重编程正常成纤维细胞向CAFs分化和促进肿瘤远处转移等作用。但在免疫系统健全的TNBC模型中,肿瘤细胞来源OPN对CAFs的调控,是否完全依赖于整合素或CD44?OPN除了与成纤维细胞的直接作用,是否还通过其他信号通路或介体参与CAFs的活化?靶向肿瘤细胞OPN是否能够缓解肿瘤基质纤维化程度,同时增加肿瘤对化疗药的敏感性?这些问题尚不十分清楚,还需进一步探索。因此本研究旨在通过构建敲除OPN的TNBC细胞株,探索肿瘤细胞来源OPN与肿瘤基质纤维化间的调控机制,并通过体内实验验证OPN与CAFs的串扰对化疗药抵抗的影响,从而为未来靶向肿瘤基质纤维化的新药开发或治疗方案提供策略支持。研究方法:1、根据肿瘤纤维化程度的差异,选取四种小鼠肿瘤细胞系进行转录组测序分析,结合Gene Expression Profiling Interactive Analysis（GEPIA）数据库中人类乳腺癌数据结果,明确OPN与肿瘤纤维化间的相关性。2、利用CRISPR-Cas9系统构建稳定敲除OPN的小鼠TNBC细胞系,并通过体外实验观察敲除OPN对4T1肿瘤细胞增殖、凋亡及迁移能力的影响。3、利用慢病毒构建稳定过表达OPN的小鼠黑色素细胞瘤B16-F0细胞株,并通过体外实验评价过表达OPN对B16-F0细胞增殖、凋亡及迁移能力的影响。4、建立小鼠4T1和B16-F0模型,通过流式细胞术及免疫组化染色检测,观察敲除或过表达肿瘤细胞OPN对TAMs比例和肿瘤基质纤维化的影响,同时分析荷瘤小鼠脾脏巨噬细胞及外周血中单核细胞比例。5、通过巨噬细胞耗竭动物模型,利用流式细胞术、实时荧光定量PCR、蛋白质免疫印迹、免疫荧光及免疫组化染色等检测方法,探索肿瘤细胞来源OPN和TAMs对肿瘤基质纤维化的调控关系。6、利用流式分选仪分选出小鼠4T1-WT肿瘤中TAMs（CD45+CD11b+F4/80+）和CAFs（CD45-CD90.2+）,探索TAMs对CAFs活化及迁移的作用机制,并通过蛋白质免疫印迹实验进行验证,最后通过体外凋亡实验和体内实验观察4T1-WT及4T1-SPP1-KO肿瘤对多西他赛的敏感性。研究结果:1、在4种小鼠肿瘤中,4T1细胞OPN表达量最高且肿瘤基质纤维化程度最重,与人TNBC样本中OPN与CAFs生物标志物（ACTA2、S100A4和FAP）表达趋势吻合,证明可用4T1模型研究OPN与肿瘤基质纤维化间的关系。2、利用CRISPR-Cas9成功构建4T1-SPP1-KO细胞株,敲除OPN不影响4T1细胞体外增殖速度和总凋亡比例,但4T1-SPP1-KO细胞迁移能力较4T1-WT细胞减低。3、利用慢病毒构建稳定过表达OPN的B16-SPP1-OE细胞株,过表达OPN未增加B16-F0细胞的体外增殖、总凋亡比例及迁移能力。4、在4T1模型中,4T1-SPP1-KO相对4T1-WT肿瘤中TAMs比例明显减少,同时肿瘤基质纤维化程度得到显著缓解。在B16-F0模型中,B16-SPP1-OE较B16-EV肿瘤内TAMs比例增加,且肿瘤基质纤维化程度加重。5、利用Clodronate-Liposomes清除小鼠体内巨噬细胞后,可显著抑制4T1-WT体内肿瘤生长速度、降低TAMs比例,并缓解肿瘤基质纤维化程度,但体内巨噬细胞耗竭,并不能进一步减低4T1-SPP1-KO荷瘤小鼠肿瘤内TAMs比例及肿瘤基质纤维化程度,说明肿瘤细胞来源OPN是4T1肿瘤促进TAMs浸润的主要因素,且OPN对肿瘤基质纤维化的调控是通过TAMs介导的间接作用。6、通过迁移实验发现TAMs可通过CCL5-CCR5信号轴招募CAFs迁移,通过蛋白质免疫印迹明确TAMs通过TGF-β1/c-Rel信号刺激CAFs中α-SMA、成纤维细胞特异蛋白1（FSP1）和平足蛋白（PDPN）的表达上调;体外CAFs和肿瘤细胞共培养后对多西他赛诱导的凋亡存在抵抗,体内实验发现敲除肿瘤细胞OPN可提高4T1肿瘤对多西他赛的敏感性。研究结论:本研究通过构建4T1-SPP1-KO细胞株发现,敲除肿瘤细胞OPN可显著减慢肿瘤生长速度、降低TAMs比例及缓解肿瘤纤维化程度,并通过耗竭荷瘤小鼠巨噬细胞的体内实验证实,肿瘤细胞来源OPN是促进TAMs浸润的主要因素,TAMs可通过CCL5-CCR5信号轴招募CAFs迁移,同时TAMs在OPN的作用下通过TGF-β1/c-Rel信号通路刺激CAFs过表达α-SMA、FSP1和PDPN,继而促进4T1肿瘤对多西他赛产生凋亡抵抗。综上,在TME中这些复杂的信号串扰共同造成TNBC病情进展。