科研

与基因突变无关:表观遗传诱导癌症耐药新机制

来自美国范德堡大学的科学家发现了一种与西妥昔单抗耐药性相关的非遗传因素,西妥昔单抗是一种用来治疗晚期结肠直肠癌的疗法。10月16日,该小组的研究成果在线发表在Nature Medicine,题为“lncRNA MIR100HG-Derived miR-100 and miR-125b Mediate Cetuximab Resistance via Wnt/β-Catenin Signaling”,展示了一种克服西妥昔单抗耐药性的新方法。

作者在文中写道,“通过全外显子组测序和转录组分析,我们在西妥昔单抗耐药性病例中发现lncRNA MIR100HG和两个嵌入式的microRNA(miR-100和miR-125b)高表达,而这些病例中并未发现已知的致病基因。在出现西妥昔单抗耐药性的结肠直肠癌和颈部鳞状细胞癌细胞系,以及使用过西妥昔单抗的结直肠癌患者中都发现了MIR100HG、miR-100 和miR-125b高表达。”

“miR-100 和miR-125b协调抑制五个Wnt/β-catenin负调控因子,导致Wnt信号通路上调,而在恢复了西妥昔单抗响应能力的西妥昔单抗耐药性细胞中,Wnt通路受到抑制。我们的结果揭示了MIR100HG和转录因子GATA6间的双向负反馈环路,GATA6抑制MIR100HG表达,但是这种抑制作用是依赖于miR-125b靶向结合GATA6。这些发现鉴定出一种适用于临床的引起西妥昔单抗耐药性产生的表观遗传原因。”

文章资深作者Robert Coffey表示,“我们发现的另一种抗性形式并不是由于基因突变导致的,而且一种表观遗传类型的抗药性。”Dr. Coffey和同事们研发出一种3D细胞培养系统,使用该系统培养开始就对西妥昔单抗敏感的结肠癌细胞。利用西妥昔单抗处理4个月后,培养系统中出现了抗性细胞增殖。

研究人员分析了这些细胞中与西妥昔单抗耐药性相关的基因突变情况,但是没有任何突变。研究人员排除了所有已知的抗性相关遗传变异之后,发现lncRNA MIR100HG以及其调控的两个microRNA(miR-100和miR-125b)都发生了表达上调。长链非编码RNA和microRNA都是从基因组转录而来,但是这两者不编码蛋白。这些RNA会共同调节复杂的表观遗传过程,进而调控基因表达

Dr. Coffey和同事们发现miR-100和miR-125b共同抑制5种基因的表达,这5种基因都是Wnt信号通路的负调控因子。将这些miRNA移除会导致Wnt信号上调,进而促进细胞增殖。当研究人员利用遗传学和药物学抑制剂阻滞Wnt信号通路时,培养的结肠癌细胞和小鼠结直肠肿瘤会恢复西妥昔单抗应答活性。

研究人员还对接受过西妥昔单抗治疗并产生抗药性的结肠直肠癌患者的肿瘤样本进行了检测,发现10名患者中有6名患者体内存在MIR100HG、miR-100和miR-125b表达量增高现象,其中2名患者还携带有基因突变。Dr. Coffey 说,“我们发现遗传学和表观遗传学耐药性机制会同时存在。”在其他具有内源性或获得性耐药性的结肠癌细胞系和头颈癌细胞系中,存在相同的表观遗传机制。

研究结果表明控制Wnt信号通路上调的表观遗传调控,可能是癌症细胞中一种比较常见的调控机制,用于抵御表皮生长因子受体(EGFR)信号通路抑制性治疗。

Dr. Coffey解释道,对于那些适合服用西妥昔单抗药物治疗的患者而言,目前他们还没有出现由已知遗传变异引起的耐药性,检测他们体内MIR100HG的表达量是非常有价值的,如果发现MIR100HG表达量升高,就阻断Wnt信号通路。同时他还表示,“虽然目前还没有特别有效的药物用于Wnt信号阻滞,但是已经开展了大量关于不同Wnt抑制剂效果的试验。我们可以设想,在给患者提供西妥昔单抗药物治疗的同时提供另一种药物阻断Wnt,提升西妥昔单抗的药物活性或阻止耐药性的出现。”

他和同事们正在使用3D培养系统来探索其他结肠癌细胞系中的耐药性机制。同时他们也在开发新的方法,引入microRNA的选择性阻滞剂(antagomiRs),初步数据表明这个方法可能会使存在KRAS基因突变的结肠癌细胞系具有西妥昔单抗敏感性。

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本文由 测序中国 作者:王迪 发表,转载请注明来源!

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