瑞金医院发文：驱动胃癌细胞“迁移”的新机制
近日，上海交通大学医学院附属瑞金医院研究人员在Nature旗下子刊《Oncogene》上发表了题为“Tumor-mesothelium HOXA11-PDGF BB/TGF β1-miR-181a-5p-Egr1 feedforward amplifier circuity propels mesothelial fibrosis and peritoneal metastasis of gastric cancer”的研究论文，本研究中，研究人员进行了体外和体内研究，以说明HOXA11过表达的胃癌细胞对腹膜间皮细胞(HMrSV5)的影响。研究人员通过对HMrSV5细胞的遗传操作和对HOXA11过表达胃癌细胞分泌的细胞因子的中和抗体进行体外验证，并利用人腹膜转移瘤验证潜在靶点的表达。研究人员发现HOXA11过表达的胃癌细胞在体内和体外强烈促进间皮纤维化，并且HOXA11调节胃癌细胞中PDGF BB和TGF β1的旁分泌和自分泌来促进间皮纤维化。同时，HOXA11过表达的GC细胞驱动PDGF BB和TGF β1分泌，激活HMrSV5细胞中发育过程相关基因，包括Egr1，这些过程依赖于miR-181a-5p。Egr1可介导腹膜间皮纤维化。相应地，过表达Egr1的HMrSV5细胞支持胃癌细胞的迁移和腹膜播散。总之，研究结果表明，控制腹膜中GC细胞和间皮细胞的前馈放大环路有助于GC细胞的腹膜转移。
研究背景
器官培养转移病灶的倾向是可变的，肺、肝、卵巢、腹膜和骨是胃癌常见的转移部位。原发性胃癌(GCs)倾向于转移到特定的器官，这种关系被称为嗜器官性，与肝或肺转移相反，GC细胞侵入血液循环或淋巴系统，直接侵入腹膜腔是腹膜转移(PM)常见的方式。构建合适的微环境是腹膜传播过程中独特的生物学特性之一，胃癌细胞与转移部位的其他类型细胞相互作用。“种子和土壤理论”是转移前生态位的概念，其中次要器官中的微环境致力于原发肿瘤的转移。
微环境包含恶性肿瘤除癌细胞本身外的所有组成部分，特别是腹部肿瘤微环境主要包括肿瘤细胞、间皮细胞、各类免疫细胞以及上述各类细胞分泌的不同细胞因子。间皮细胞通过间质向间质转化(MMT)是癌症相关成纤维细胞(CAF)的来源，值得注意的是，高转移性弥散性胃癌细胞强烈地将周围间质成纤维细胞转化为激活状态，诱导了有利于转移的微环境。
早期生长反应因子-1 (Egr1)是纤维化管弦乐队的指挥，Egr1的异常表达导致纤维化。此外，越来越多的证据表明，Egr1与胃癌的肿瘤进展密切相关。
研究进展
研究人员构建了Egr1过表达的HMrSV5细胞，并在HMrSV5细胞中敲除Egr1，通过western blotting、qRT-PCR和免疫荧光分析验证了转染的效率。为了验证Smad3磷酸化激活是否会影响Egr1调控的下游转录反应，研究人员使用Smad荧光素酶报告质粒进行瞬时转染实验，发现过表达Egr1强烈促进报告活性，而敲除Egr1则表现出相反的效果。此外，通过凝胶收缩实验，过表达Egr1明显促进了HMrSV5细胞体外的胶原收缩能力。然而，Egr1敲除逆转了这一趋势。研究人员已经证明，HMrSV5细胞可以增强GC细胞的迁移，上调EMT和干细胞样特性标志物的表达水平。
研究人员接下来研究了间皮细胞Egr1是否调节GC细胞的迁移。事实上，Egr1过表达的HMrSV5细胞能够促进GC细胞的迁移，而HMrSV5细胞中Egr1的敲除显著阻碍了HOXA11过表达的NCI-N87细胞的迁移(P < 0.001)。之前的研究发现Egr1可以与Smad3物理相互作用，为了验证Egr1是否可以与HMrSV5细胞中的Smad组分相互作用，研究人员使用激光共聚焦扫描显微镜观察到Egr1与Smad4共定位，过表达Egr1增加Smad4的表达。此外，在HMrSV5-Egr1细胞和对照细胞中进行了共免疫沉淀(co-IP)， Egr1可以上调Smad4的表达。重要的是，在HMrSV5细胞中，Egr1与Smad4和Smad3共沉淀。此外，通过rna测序分析，鉴定了受Egr1显著调控的mrna和非编码rna。IncRNA或circRNA作为竞争性内源性RNA (ceRNA)海绵，与mirna竞争性相互作用以调节mirna靶点的抑制，而ceRNA调节网络在癌症发展中至关重要。
进一步，通过功能富集分析，探索了KEGG通路和GO所涉及的术语，被调控的mRNA和被调控的ncRNA靶基因主要参与生物过程，如“通路限制性SMAD蛋白磷酸化调控”、“细胞迁移正向调控”、“上皮向间质转化调控”和KEGG通路，如“癌变通路”和“tgf - β信号通路”。这些功能的增强主要与Egr1的功能有关，即介导间皮纤维化，促进GC细胞的迁移。
当与过表达Egr1的腹膜间皮细胞共培养时，Egr1加速了腹膜间皮细胞本身的纤维化和趋化，并增强了胃癌细胞中干细胞相关标志物的表达。
研究结论
综上所述，本研究揭示了Egr1是激活间皮纤维化并促进GC细胞迁移的关键驱动因素，基于本研究结果和其他研究者的工作，研究人员提出HOXA11-PDGF BB/TGF β1-miR-181a-5p-Egr1前馈放大环路是驱动间皮纤维化并促进GC细胞迁移的重要机制。因此，破坏这种环路是一种有希望的治疗策略，会有助于对胃癌腹膜转移的治疗。
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