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发布时间:2024-03-15
编者按
肝细胞癌(HCC)是一个全球公共卫生的重大问题,中位生存期一般为6-10个月,总生存率低。索拉非尼作为FDA唯一批准的初始全身治疗药物已有10年,但其疗效并不尽如人意。因此,快速发现肝癌新的治疗靶点,解决索拉非尼耐药问题至关重要。
转录因子是一组DNA结合蛋白,可根据细胞环境启动特定基因的转录,而失调的转录因子可潜在促进肿瘤的发生和发展。早期生长应答因子1(EGR1)是一种含锌指结构的转录因子,参与细胞的生长、转移、凋亡和DNA修复等过程[7-8]。有研究表明EGR1在DEN和HBX诱导的HCC小鼠模型中发挥中心调节作用;在HCC中,EGR1兼具促癌和抑癌的效应。鉴于EGR1的转录因子性质,上述研究并没有全面检查整个基因表达谱,也没有对EGR1的作用机制进一步分析。
基于此,今天,我们特别关注一项由环特提供技术支持,发表在《J Exp Clin Cancer Res》(IF:12.658)的经典研究,该研究通过体外和体内实验验证了EGR1对HCC生长的影响,利用小鼠肝癌模型和人源类器官模型确定了EGR1的抑癌效应。研究人员发现EGR1与肝型磷酸果糖激酶-1 (PFKL)的启动子区域结合,导致PFKL表达的转录抑制,从而抑制糖酵解途径。这些结果强调了EGR1在HCC中作为肿瘤抑制基因的治疗前景。
论文翻译:邬思琪
01、主要研究成果
1、基于TCGA和HPA (Human protein Atlas)数据库和两个HCC GEO数据集(GSE36376, GSE84005),研究人员发现EGR1在HCC中下调,这一结果在26对HCC临床组织样本及其邻近正常组织中的mRNA和蛋白水平检测中得到了验证。治疗后的随访结果也显示高EGR1表达与更好的生存率相关(图1)。
图1
2、与正常肝细胞系MIHA相比,EGR1在肝癌细胞系中有着更低的蛋白表达。对肝癌细胞系MHCC97H和HCCLM3进行EGR1的敲降,可进一步刺激癌细胞的增殖。将亲本肝癌细胞MHCC97H和敲除EGR1的MHCC97H细胞植入裸鼠体内进行监测,肿瘤生长曲线、肿瘤大小、肿瘤重量和Ki67染色分析表明,EGR1下调可显著刺激体内肿瘤生长,与体外细胞表型结果一致(图2)。
图2
3、为了进一步探讨EGR1在HCC中的功能,对肝癌细胞系PLC/ PRF5和HepG2进行EGR1过表达,结果显示癌细胞的增殖受到了抑制。裸鼠体内细胞移植结果显示EGR1过表达组肿瘤体积明显小于对照组,提示EGR1可抑制肿瘤生长(图3)。
图3
4. 通过对EGR1过表达的PLC/PRF5细胞和EGR1敲除的MHCC97H细胞分别与野生对照组细胞进行转录测序比较,发现糖酵解通路被显著影响。
糖酵解是许多肿瘤细胞ATP的主要来源,其中葡萄糖消耗增加,乳酸生成增多。EGR1过表达导致PLC/PRF5细胞中葡萄糖摄取和细胞外乳酸水平下降,细胞内ATP水平降低;而EGR1敲除则可以逆转上述表型,表明EGR1抑制HCC中的有氧糖酵解。
研究人员进一步分析测序结果,发现糖酵解过程中的关键酶PFKL mRNA水平受到EGR1的调节。CHIP分析显示EGR1显著富集在PFKL启动子的P2区域;双荧光素酶报告基因实验结果显示EGR1对原PFKL启动子的荧光素酶活性有抑制作用,但对PFKL启动子P2突变体的荧光素酶活性没有影响。上述实验结果共同表明,PFKL在HCC中受到EGR1的直接转录抑制(图4)。
图4
5、为了进一步研究PFKL下调在肝癌中EGR1肿瘤抑制活性中的作用,对过表达EGR1的PLC/ PRF5细胞过表达PFKL和沉默EGR1敲除MHCC97H细胞中的PFKL表达,并检测各自细胞的葡萄糖摄取、细胞外乳酸水平、细胞外酸化率、ATP水平和细胞增殖变化,结果表明EGR1通过下调PFKL的表达从而抑制有氧糖酵解和HCC增殖(图5)。
图5
6、为了更全面地考察EGR1基因治疗对HCC发展的潜在抑制作用,分别利用肿瘤类器官模型和DEN/CCL4诱导小鼠肝癌模型从体内和体外进行验证,结果显示AAV-EGR1对人源肝癌类器官生长的抑制作用;小鼠肝脏的肿瘤结节数量和肿瘤大小都明显少于对照组;HE、EGR1、PFKL和Ki67的肝脏染色结果也证实AAV-EGR1干预导致PFKL表达降低,并降低了肝细胞凋亡Ki67阳性细胞比例。
此外,肝癌治疗药物索拉非尼由于耐药性因素限制其疗效,研究人员通过体内外实验发现下调 EGR1联合索拉非尼作用在降低HCC肿瘤生长和改善索拉非尼治疗效果方面有较好的表现(图6)。
图6
02、编者点评
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参考文献
[1] Sung H, Ferlay J, Siegel RL, Laversanne M, Soerjomataram I, Jemal A, et al. Global cancer statistics 2020: GLOBOCAN estimates of incidence and mortality worldwide for 36 cancers in 185 countries. CA Cancer J Clin. 2021; 71(3): 209–49.
[2] Brar G, Greten TF, Graubard BI, McNeel TS, Petrick JL, McGlynn KA, et al. Hepatocellular carcinoma survival by etiology: a SEER-medicare database analysis. Hepatol Commun. 2020; 4(10): 1541–51.
[3] Zhang H, Zhang W, Jiang L, Chen Y. Recent advances in systemic therapy for hepatocellular carcinoma. Biomark Res. 2022; 10(1): 3.
[4] Bradner JE, Hnisz D, Young RA. Transcriptional addiction in cancer. Cell. 2017; 168(4): 629–43.
[5] Bushweller JH. Targeting transcription factors in cancer — from undruggable to reality. Nat Rev Cancer. 2019; 19(11): 611–24.
[6] Vervoort SJ, Devlin JR, Kwiatkowski N, Teng M, Gray NS, Johnstone RW. Targeting transcription cycles in cancer. Nat Rev Cancer. 2022; 22(1): 5–24.
[7] Li TT, Liu MR, Pei DS. Friend or foe, the role of EGR-1 in cancer. Med Oncol. 2019;37(1):7.
[8] Wang B, Guo H, Yu H, Chen Y, Xu H, Zhao G. The role of the transcription factor EGR1 in cancer. Front Oncol. 2021; 11: 642547.
[9] Tang Q, Wang Q, Zhang Q, Lin SY, Zhu Y, Yang X, et al. Gene expression, regulation of DEN and HBx induced HCC mice models and comparisons of tumor, para-tumor and normal tissues. BMC Cancer. 2017; 17(1): 862.
[10] Li L, Chen J, Ge C, Zhao F, Chen T, Tian H, et al. CD24 isoform a promotes cell proliferation, migration and invasion and is downregulated by EGR1 in hepatocellular carcinoma. Onco Targets Ther. 2019; 12: 1705–16.
[11] Peng WX, Wan YY, Gong AH, Ge L, Jin J, Xu M, et al. Egr-1 regulates irradiation-induced autophagy through Atg4B to promote radioresistance in hepatocellular carcinoma cells. Oncogenesis. 2017; 6(1): e292.
[12] Bi JG, Zheng JF, Li Q, Bao SY, Yu XF, Xu P, et al. MicroRNA-181a-5p suppresses cell proliferation by targeting Egr1 and inhibiting Egr1/TGF-β/Smad pathway in hepatocellular carcinoma. Int J Biochem Cell Biol. 2019; 106: 107–16.
[13] Xiang QF, Zhan MX, Li Y, Liang H, Hu C, Huang YM, et al. Activation of MET promotes resistance to sorafenib in hepatocellular carcinoma cells via the AKT/ERK1/2-EGR1 pathway. Artif Cells Nanomed Biotechnol. 2019; 47(1): 83–9.
[14] Zhou L, Li J, Liu X, Tang Y, Li T, Deng H, et al. Dexmedetomidine promotes apoptosis and suppresses proliferation of hepatocellular carcinoma cells via microRNA-130a/EGR1 axis. Cell Death Discov. 2022; 8(1): 31.