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蔡秀軍教授團隊揭示外泌體介導的肝癌靶向耐藥細胞間傳播新機制

編輯:周澤永 來源:醫學院 時間:2020年12月28日 訪問次數:10  源地址

肝細胞癌是最常見的原發性肝癌,在全球范圍內,其發病率位于惡性腫瘤的第六位,其病死率在腫瘤相關死亡原因中的排名第四。對于晚期肝癌,索拉非尼是首個獲得FDA批準的靶向治療肝細胞肝癌的藥物,既往研究表明,索拉非尼可以有效延長晚期肝細胞肝癌患者的中位總生存期。但是,往往在治療6個月后,許多肝細胞肝癌患者會發生索拉非尼耐藥,進而出現進展和轉移,使下一步治療變得非常棘手。

近日,來自浙江大學醫學院附屬邵逸夫醫院的蔡秀軍教授團隊在肝癌靶向治療耐藥領域獲突破性進展,在Nature出版集團旗下權威學術期刊《Signal Transduction and Targeted Therapy》(中國科技期刊卓越行動計劃領軍期刊,IF=13.493)上發表了題為“CircRNA-SORE mediates sorafenib resistance in hepatocellular carcinoma by stabilizing YBX1”的研究,闡明了circRNA-SORE (a circular RNA upregulated in sorafenib-resistant HCC cells)在肝癌索拉非尼耐藥中的重要作用和作用機制。

1. 機制闡述

研究團隊發現circRNA-SORE表達水平在耐藥肝細胞肝癌細胞株中顯著升高,而抑制其表達可以顯著增強索拉非尼對腫瘤細胞的殺傷作用。進一步研究發現,circRNA-SORE通過結合YBX1蛋白,將其相對穩定在細胞質中,從而減少YBX1在細胞核中由PRP19介導的泛素化降解。更重要的是,研究團隊發現circRNA-SORE可以通過外泌體在細胞間傳播,介導非耐藥細胞獲得耐藥性。這一發現不僅為肝細胞肝癌靶向治療耐藥的干預靶點提供了理論依據,更提供了預判耐藥人群較穩定的生物標志物,有望在今后的臨床實踐中得到更廣泛的應用。

2. circRNA-SORE在索拉非尼耐藥的肝細胞肝癌中明顯升高,并且在耐藥的發生中發揮重要意義

研究團隊首先建立了索拉非尼耐藥的肝癌細胞系,并通過circRNA芯片、后續鑒定分析鎖定了在耐藥株中高表達且扮演重要角色的circRNA_104797,并將其命名為circRNA-SORE。讓研究小組眼前一亮的是,無論從細胞形態、細胞凋亡、細胞數量、細胞活力還是克隆形成能力來看,敲減circRNA-SORE均可極大程度地增加索拉非尼對肝細胞肝癌的抑制作用,而這種“增敏效應”在耐藥細胞株中尤為突出,而野生細胞株卻并不顯著。

3. circRNA-SORE通過結合YBX1,減少其在細胞核中被RPR19降解,而促進肝癌索拉非尼耐藥

那么,如此重要的circRNA究竟通過什么機制參與了肝癌的索拉非尼耐藥?研究團隊應用質譜技術鑒定了179種與circRNA-SORE特異性結合的蛋白,同時也分別鑒定了敲減circRNA-SORE 129個上調蛋白和301個下調蛋白。綜合分析兩組質譜數據,研究團隊發現YBX1蛋白與circRNA-SORE結合,且在敲減circRNA-SORE之后顯著下調。研究團隊進一步挖掘了兩者的結合位點,并采用突變表達、嗎啉反義寡核苷酸阻斷、共聚焦成像以及一系列免疫共沉淀試驗得到驗證。體外細胞實驗和臨床數據分析提示,circRNA-SORE可通過增加YBX1而促進耐藥的形成,而敲減circRNA-SORE能顯著增加YBX1的降解。

人體內蛋白質降解的途徑有多種,比如溶酶體途徑、泛素-蛋白酶體途徑以及caspase(半胱天冬酶)降解途徑。那么,一個環狀RNA究竟是如何增加YBX1蛋白的降解呢?這個問題困擾研究團隊許久,直到在敲減circRNA-SORE后與YBX1結合的蛋白譜發生了細微差異,研究團隊敏銳地觀察到了這一現象并設計嚴密的實驗進行驗證,答案逐漸浮出水面。在敲減circRNA-SORE時,PRP19YBX1的作用增加,PRP19作為E3酶增加YBX1的泛素化,繼而促進其降解。進一步研究驚喜地發現,主要位于胞質內的circRNA-SORE可以通過與YBX1相結合而降低YBX1的入核比例,進而減少YBX1PRP19作用而降解。

4. 體內及體外實驗發現circRNA-SORE可通過外泌體在細胞間傳遞索拉非尼耐藥性,敲減circRNA-SORE可以顯著使肝癌對索拉非尼增敏

肝癌是異質性非常強的惡性腫瘤,不同腫瘤細胞對藥物的反應也不盡相同,肝癌靶向治療耐藥的過程也不會是一個同步的過程。首批獲得耐藥性的腫瘤細胞是否有可能將其耐藥性通過細胞間溝通的方式(如外泌體)向敏感的腫瘤細胞傳播而導致群體性耐藥呢?帶著這個猜想,研究團隊嘗試從使用索拉非尼的臨床患者血清外泌體中尋找答案。結果顯示,對索拉非尼應答較差的患者在血清外泌體中存在更高水平的circRNA-SORE。體外細胞實驗進一步證實,耐藥細胞分泌的外泌體中含有比野生細胞更多的circRNA-SORE,在高表達circRNA-SORE外泌體的治療下,野生細胞中的circRNA-SORE水平增加且耐藥性也獲同步增加,這一發現也得到小鼠動物實驗的驗證。最后,研究團隊構建了CDXPDX小鼠索拉非尼耐藥模型,驗證了前述的研究發現,證實了敲減circRNA-SORE可增加索拉非尼對腫瘤的抑制并降低YBX1 的水平。

 

該成果的3點重要創新發現:

1)首次鑒定了在肝癌索拉非尼耐藥中具有關鍵作用的circRNA-SORE

2)首次揭示了PRP19YBX1的促泛素化和降解作用;

3)首次發現外泌體-circRNA-SORE介導的肝癌索拉非尼耐藥性的細胞間傳播。

 

綜上,研究團隊發現circRNA-SORE在索拉非尼耐藥形成過程中發揮了重要的作用。本研究設計嚴謹、思路新穎,為肝細胞肝癌的臨床診療提供了新的思路。蔡秀軍教授是論文的通訊作者,徐俊杰博士后為論文的第一作者。該項研究受到國家重大科研項目、國家自然科學基金項目、浙江省重點研發計劃、中國博士后科學基金項目等資助。


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