SCI论文解读(27):B7-H3调节KIF15诱导的ERK1/2通路增加结直肠癌放射抗性的机制研究

发布单位: 广东省医学会医学科研实验室建设与管理学分会  /  阅读:202 次  /  2022/2/16 8:22:10

蔡轶,广州医科大学药学院,副研究员,硕士生导师,2012年毕业于中山大学获得博士学位。曾在美国加州大学洛杉矶分校和新加坡国立大学进行访问学者研究工作。主要研究方向为心血管药理学和中药药理学,目前以第一作者或通讯作者身份发表SCI论文14篇。现为广东省医学会医学科研实验室建设与管理学分会青委会副主委。

 

1. 引言

结直肠癌(CRC)是第三大最常见的恶性肿瘤。术后新辅助放射治疗/放化疗(neoRT/CRT)用于局部晚期II期和IIICRC的综合治疗。然而,neoRT/CRT和术前放化疗的治疗效果不令人满意,因为它们存在化疗耐药和放疗耐药。作为I型跨膜蛋白,B7-H3属于重要的免疫检查点B7配体家族,研究表明B7-H3为肿瘤微环境中的T细胞提供共刺激信号并促进肿瘤进展和逃避,但是,B7-H3CRC中的功能作用和与放射抗性相关的下层信号级联尚待研究。

2.结果展示

1)本研究首先研究了电离辐射(IR)后CRC细胞中B7-H3的表达。RT-qPCRWestern印迹进一步证实稳定的B7-H3过表达CRC细胞系中B7-H3表达显著增加。

通过流式细胞术发现SB7-H3过度表达的CRC细胞的百分比远低于对照细胞的百分比,而B7-H3对细胞周期蛋白B1的表达没有影响。使用Annexin V/7-AAD双染色法表明:B7-H3过表达降低了CRC细胞的早期和总凋亡群体。

 

2)本研究进一步使用3E8,一种特殊的B7-H3阻断抗体,可明显增强体外CRC细胞的放射敏感性。

 

通过免疫组织化学(IHC)检测异种移植肿瘤组织中增殖标记物Ki67的表达。结果表明:3E8联合照射可显著减少异种移植物中Ki67阳性细胞的数量。

TUNEL法检测表明:在3E8和辐射联合治疗后,异种移植组织中的凋亡细胞数量显著增加。这些结果共同表明,B7-H3也有助于体内CRC细胞的抗辐射性。 

3)为了解释与大肠癌细胞中B7-H3介导的辐射抗性相关的潜在分子机制,进行了RNA测序(RNA seq)以分析4Gy X射线照射后B7-H3敲除RKO细胞中转录组的变化,然后用RT-qPCR验证RNA序列分析的结果,与RNA-seq结果一致。KIF15的蛋白水平在B7-H3过度表达的CRC细胞中上调,而KIF15的蛋白水平在B7-H3敲除CRC细胞中水平下调。

为了进一步研究我们的推测,在4Gy X射线照射之前使用了STAT3抑制剂(隐霉素,4μM)、AKT抑制剂(MK-2206 2HCl4μM)、ERK抑制剂(PD980592μM)和NF-κB抑制剂(QNZ EVP45932μM)。Western blot分析发现B7-H3I/R后通过NF-κB信号通路调节KIF15的表达水平。

 

4)使用靶向KIF15siRNA(其降低了CRC细胞中KIF15的表达)或KIF15抑制剂SB743921来治疗B7-H3过度表达的结直肠癌细胞。细胞活力和集落形成试验结果表明,KIF15基因敲除和SB743921处理均能消除B7-H3诱导辐射抗性增加。

4Gy X射线照射后,KIF15敲除增加了B7-H3过度表达的CRC细胞中CDK1的蛋白水平。

 

5) 本研究使用荧光素酶报告分析检测了B7-H3/KIF15轴是否增强了ERK的活性(由ERK-DNA结合活性确定)。结果表明,B7-H3过表达显著增加了IRHCT116RKO细胞的ERK活性。相反,在4Gy X射线照射后,沉默KIF15并用SB743921处理可显著降低B7-H3过度表达的CRC细胞中的ERK活性。

同时,通过western blot分析检测4gyx射线照射后大肠癌细胞ERK的磷酸化水平。

B7-H3的过度表达显著增强了4Gy X射线照射后CRC细胞中的ERK磷酸化酶水平。相反,KIF15基因敲除逆转了B7-H3过度表达的CRC细胞中ERK磷酸化水平的上调,进一步进行了免疫荧光(IF)分析,以说明B7-H3/KIF15轴可上调大肠癌细胞中的ERK磷酸化,分析结果显示B7-H3过表达显著增强KIF15ERK磷酸化的荧光强度,KIF15基因敲除抵消了这种效应。

然后对经ERK抑制剂PD980594Gy X射线照射处理的B7-H3过度表达的大肠癌细胞进行了集落形成、细胞活力、细胞凋亡和Western blot分析。

 

6)通过IHC染色分析了123例大肠癌患者的癌组织和癌旁正常组织。结果表明,癌组织中B7-H3KIF15的蛋白表达水平远高于癌旁正常组织。

Pearson的分析显示,结直肠癌患者B7-H3KIF15水平之间存在正相关。

3.研究思路

 

4. 总结

总之,论文阐明了X射线照射后大肠癌细胞中B7-H3的上调通过KIF15/ERK信号通路参与了大肠癌的放射抗性。此外,大肠癌组织中KIF15的高表达与B7-H3TNM分期呈正相关。此外,3E8阻断B7-H3并结合放疗可显著控制异种移植瘤模型中的肿瘤生长。总的来说,结果表明B7-H3是一种潜在的生物标记物,可用于识别放疗应答者,并且B7-H3阻断和放疗的联合可能改善大肠癌的治疗方案。

 

 

原文连接:https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/33011740/Cell Death Dis, IF=8.469