Mol Cancer | 貼壁懸浮轉(zhuǎn)化促進(jìn)癌癥轉(zhuǎn)移擴(kuò)散：相關(guān)分子有望成為新靶點

原創(chuàng)?Candy?圖靈基因?2023-04-13 10:11?發(fā)表于江蘇

撰文：Candy

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1雨席、作者團(tuán)隊證明懸浮細(xì)胞可以通過添加賦予轉(zhuǎn)移性狀的確定的造血因子直接從貼壁細(xì)胞產(chǎn)生泼返。

2蟆豫、為癌癥轉(zhuǎn)移提供了新的理論基礎(chǔ)董朝，并揭示了AST因子作為解決實體瘤細(xì)胞播散的有希望的治療靶點变勇，將流行的癌癥治療范式擴(kuò)展到癌癥轉(zhuǎn)移擴(kuò)散的直接干預(yù)。

核心詞匯：

AST（Adherent-to-Suspension Transition）：貼壁到懸浮的轉(zhuǎn)化魁瞪，通過定義的造血轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子將貼壁細(xì)胞重新編程為懸浮細(xì)胞卿叽。

近日，韓國延世大學(xué)醫(yī)學(xué)院的研究人員Hyunbin D. Huh, Yujin Sub, Jongwook Oh, Ye Eun Kim等人在國際知名期刊Molecular Cancer上發(fā)表了題為“Reprogramming anchorage dependency by adherent-to-suspension transition promotes metastatic dissemination”的論文滋早。作者團(tuán)隊建立一種稱為“貼壁到懸浮過渡”（AST）的范式榄审，該范式探索了在循環(huán)腫瘤細(xì)胞（CTC）傳播過程中涉及重編程實體腫瘤細(xì)胞錨定依賴性的未描述元素和機(jī)制。通過引入定義的因子直接實現(xiàn)貼壁（A）和懸父唆铩（S）細(xì)胞類型之間的錨定依賴性或細(xì)胞—基質(zhì)相互作用搁进，探討實體腫瘤細(xì)胞如何劫持造血轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子，以誘導(dǎo)貼壁到懸浮的轉(zhuǎn)變昔头，在實體腫瘤細(xì)胞的擴(kuò)散過程中導(dǎo)致CTC形成饼问。

作者團(tuán)隊分析了來自公開數(shù)據(jù)庫的141個貼壁細(xì)胞系和39個懸浮細(xì)胞系的各種細(xì)胞類型的基因表達(dá)譜(圖1A),?轉(zhuǎn)錄組分析顯示兩種細(xì)胞之間存在負(fù)相關(guān)和離散模式（圖1B）,并鑒定了數(shù)千個差異表達(dá)的基因后，選擇了20個候選因子指定為候選AST因子揭斧，重點關(guān)注主要在造血譜系中表達(dá)的轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子（圖1C-E）莱革。

通過一系列體外和體內(nèi)測定評估AST的機(jī)制（圖1F-N），這些結(jié)果表明讹开，將貼壁細(xì)胞的錨定依賴性重新編程為懸浮細(xì)胞是一個細(xì)胞自主過程盅视，可以通過一組定義的造血轉(zhuǎn)錄因子來實現(xiàn)。最后實驗發(fā)現(xiàn)任何單個AST因子的表達(dá)都無法上調(diào)其他成分的水平旦万，確定了一組最少的四個因子闹击，并且當(dāng)排除四個因素中的任何一個時，AST誘導(dǎo)的效率顯著降低成艘，這表明這四個因素合作實現(xiàn)AST拇砰。因此，最終確定了轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子IKZF1狰腌，NFE2，BTG2和IRF8的組合牧氮，作為賦予貼壁細(xì)胞錨定性生長的第一個基本4AST因子（圖1O-R）琼腔。

在HEK2A-293貼壁細(xì)胞中，粘附灶處的整合素-ECM相互作用介導(dǎo)細(xì)胞-基質(zhì)粘附踱葛。而HEK2A-293AST細(xì)胞中最突出的基因特征之一是參與粘附組裝和整合素-ECM相互作用的基因的全局抑制（圖2B-D）丹莲，這與懸浮細(xì)胞譜是一致的光坝。因此在表型上，發(fā)現(xiàn)HEK2A-3AST細(xì)胞繼續(xù)成簇生長甥材，這表明AST因子抑制細(xì)胞-基質(zhì)相互作用盯另，但不抑制細(xì)胞-細(xì)胞相互作用。為了進(jìn)一步確認(rèn)洲赵，通過在ECM包被的板中培養(yǎng)細(xì)胞鸳惯，加強(qiáng)黏附組裝然后誘導(dǎo)AST，結(jié)果表明ECM-整合素粘附的喪失是AST的關(guān)鍵過程（圖2E-F)叠萍。

進(jìn)一步實驗研究發(fā)現(xiàn)AST因子通過誘導(dǎo)LATS激酶顯著抑制YAP-TEAD靶基因和Hippo相關(guān)基因特征的表達(dá)芝发，并減少TEAD2基因座的表達(dá)和H3K27ac(圖2G-I)。因此苛谷，AST因子與粘附轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子（如YAP-TEAD）之間的拮抗作用構(gòu)成了控制錨定依賴性重編程的關(guān)鍵機(jī)制辅鲸。

通常，細(xì)胞—基質(zhì)粘附的喪失通過與細(xì)胞內(nèi)活性氧(ROS)?增加相關(guān)的氧化應(yīng)激誘導(dǎo)失巢凋亡腹殿。為了確定?AST?因子是否足以緩解細(xì)胞脫離引發(fā)的氧化應(yīng)激独悴，又進(jìn)行懸浮細(xì)胞中的細(xì)胞內(nèi)?ROS?水平的測量。AST?因子介導(dǎo)的細(xì)胞脫離與顯著較低的?ROS?水平相關(guān)（圖?3A）锣尉，并發(fā)現(xiàn)?AST?誘導(dǎo)的懸浮細(xì)胞特異性表達(dá)顯著更高HBA1?和?HBA2的水平刻炒，它們編碼主要在紅細(xì)胞中表達(dá)的?α-珠蛋白鏈，增加的?HBA1/2?表達(dá)與每個位點H3K27?乙跷蛟牛化的增加有關(guān)（圖3B-D）落蝙。而原發(fā)性腫瘤傳播的循環(huán)腫瘤細(xì)胞?(CTC)?已被證明可以表達(dá)某些血紅蛋白基因亞型，以抑制細(xì)胞內(nèi)?ROS?和細(xì)胞死亡暂幼。

為了研究HBA1/2?在?AST?誘導(dǎo)的失巢凋亡抗性中的作用筏勒，通過?siRNA?敲低（圖3E-F）和氯化血紅素處理（圖3G-H）耗盡?HBA1/2。我們發(fā)現(xiàn)?HBA1/2?的下調(diào)在HEK293A-4AST?細(xì)胞中誘導(dǎo)失巢凋亡旺嬉，但在對照貼壁細(xì)胞中沒有管行，這是通過抗氧化劑處理抑制的?ROS?顯著積累引起的。這些結(jié)果表明?AST?因子介導(dǎo)的HBA1/2?誘導(dǎo)有助于懸浮細(xì)胞的失巢凋亡抗性邪媳。

為了研究AST范式在源自實體瘤（如乳腺癌和黑色素瘤細(xì)胞）的循環(huán)腫瘤細(xì)胞（CTC）的轉(zhuǎn)移傳播和存活過程中的體內(nèi)相關(guān)性,接下來作者團(tuán)隊從乳腺癌和黑色素瘤小鼠異種移植模型和新發(fā)轉(zhuǎn)移患者中收集原發(fā)腫瘤捐顷、CTC?和轉(zhuǎn)移腫瘤的配對樣本（圖4），AST因子在轉(zhuǎn)移級聯(lián)中從播散到定植的動態(tài)表達(dá)與乳腺癌CTC一致雨效，黑色素瘤CTC表現(xiàn)出AST因子的上調(diào)迅涮，而AST因子在原發(fā)性腫瘤細(xì)胞中不存在。

此外徽龟，?AST因子的表達(dá)降低到與原發(fā)性腫瘤細(xì)胞相當(dāng)?shù)乃蕉９茫砻靼┘?xì)胞中AST的可塑性與其錨定依賴性相關(guān)。總的來說传透，關(guān)鍵AST因子的誘導(dǎo)和錨定依賴的重編程機(jī)制在播散性乳腺癌和黑色素瘤CTC中得到了概括耘沼。這些結(jié)果表明，CTCs可以通過AST因子的空間和時間調(diào)節(jié)來劫持特定的造血程序朱盐，從原發(fā)部位傳播并在循環(huán)中存活群嗤。

為了確定CTC中AST因子的誘導(dǎo)對于乳腺癌細(xì)胞的轉(zhuǎn)移性播散是否必要，通過shRNA敲低兵琳，基因編輯和藥理學(xué)抑制進(jìn)行功能喪失實驗狂秘，以阻止轉(zhuǎn)移并延長生存期（圖5）。盡管兩組小鼠都攜帶著相當(dāng)大小的腫瘤闰围，但阻斷AST因子的誘導(dǎo)顯著減少了循環(huán)中CTC的數(shù)量赃绊，表明AST因子阻斷特異性地干擾癌細(xì)胞的播散。接下來發(fā)現(xiàn)阻斷AST因子的誘導(dǎo)顯著減少了遠(yuǎn)處肺轉(zhuǎn)移的數(shù)量和大小從而提高小鼠的長期存活率羡榴。這些結(jié)果表明碧查，體內(nèi)抑制AST因子可有效防止血源性轉(zhuǎn)移，提高生存率校仑。這些數(shù)據(jù)證明了AST因子在實體瘤播散中的生理相關(guān)性忠售，并通過阻礙AST因子誘導(dǎo)的癌細(xì)胞播散和加強(qiáng)錨定依賴性，為有效的抗轉(zhuǎn)移劑提供了依據(jù)迄沫。

結(jié)論

本研究論文建立了一個前所未有的模擬框架稻扬，分析了血細(xì)胞特異性轉(zhuǎn)錄本，選擇了關(guān)鍵的貼壁到懸浮轉(zhuǎn)化（AST）因子羊瘩，表明來自小鼠模型和患者的CTC定義了造血轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子泰佳，其通過粘附到懸浮過渡機(jī)制重新編程錨定依賴性。靶向AST因子特異性阻斷CTC的產(chǎn)生和轉(zhuǎn)移尘吗，而不影響原發(fā)腫瘤的生長逝她。并且這些因子能夠以可誘導(dǎo)和可逆的方式將貼壁細(xì)胞的錨定依賴性重新編程為懸浮細(xì)胞。AST為癌癥轉(zhuǎn)移提供了新的理論基礎(chǔ)睬捶，并揭示了AST因子作為解決實體瘤細(xì)胞播散的有希望的治療靶點黔宛。

教授介紹

Heon Yung Gee，現(xiàn)就職于延世大學(xué)醫(yī)學(xué)院擒贸。致力于研究各種人類疾病的遺傳基礎(chǔ)和相關(guān)病理生理學(xué)臀晃，通過研究遺傳學(xué)來更多地了解腎臟疾病、皮膚病介劫、肝病和聽力損失的原因徽惋。

參考文獻(xiàn)

[1]?Huh H D, Sub Y, Oh J, et al. Reprogramming anchorage dependency by adherent-to-suspension transition promotes metastatic dissemination[J]. Mol Cancer, 2023, 22(1): 63.

DOI: 10.1186/s12943-023-01753-7