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文献速递|胃癌治疗潜在新靶点!

文献速递|胃癌治疗潜在新靶点!

2019-12-02作者:admin赞:0

基本信息:
文章标题:METTL3-mediated m6A modifcation of HDGF mRNA promotes gastric cancer progression and has prognostic signifcance
中文标题:METTL3通过调控HDGF mRNA的m6A修饰促进胃癌发展,且具有预后意义
期刊:Gut
IF:17.943(2018)
第一作者单位:南京大学医学院
通讯作者单位:南京大学医学院

使用的Elabscience产品:

产品货号

应用

检测靶标

种属

测定样本

E-EL-H5651c

ELISA

人肝癌衍生生长因子(HDGF)

血清


研究背景
胃癌(Gastric cancer, GC)是世界第五大常见肿瘤及第三大致死癌症,且全球半数以上的胃癌病例出现在东亚地区。大多数胃癌患者最初被诊断为晚期时伴随着恶性增殖和转移,遗憾的是,晚期胃癌预后很差。因此,急需确定一种新型生物标志物和治疗靶点用于胃癌诊断及治疗。


改变能量代谢过程是癌症的一个非常明显的标志,癌细胞通过这种代谢改变促进恶性肿瘤发生和发展。癌症代谢改变的主要特征是,即使在有氧的条件下,有氧糖酵解也能增加葡萄糖摄入并优先产生乳酸,满足持续增殖和转移过程中的能量和生物合成需求。因此,靶向葡萄糖转运蛋白及糖酵解酶是一种有吸引力的治疗干预措施,几种潜在的糖酵解阻断抑制剂已被应用于临床前研究中。更有证据表明,新的肿瘤驱动因子和抑制因子通过在不同类型癌症中调节糖酵解来调控肿瘤发生和发展。另外,糖酵解还在肿瘤微环境的调控上起极其重要的作用,从而影响炎症因子分泌、免疫逃逸及肿瘤血管再生等方面。我们之前的研究结果显示,血管再生是胃癌增殖和转移中的一个非常重要的进程。因此,了解胃癌糖酵解和血管再生调控机制对于开发未来的诊断及治疗策略是非常必要的。


N6-甲基腺嘌呤(N6-methyladenosine, m6A)甲基化修饰广泛存在于真核mRNAs中,m6A修饰调控mRNA的稳定、剪切、转运、局部定位、修饰以及RNA和蛋白质的交互作用。m6A修饰在哺乳动物细胞中是动态和可逆的,由m6A甲基转移酶(METTL3, METTL14, WTAP)调控写入,由m6A去甲基酶(FTO, ALKBH5)调控去除。另外,一些特异性RNA结合蛋白(YTHDF1/2/3, eIF3, IGF2BP1/2/3, HNRNPA2B1等)可以直接或间接地与m6A修饰片段结合,从而影响RNA功能。过去几年,有研究报道m6A调控的生物学功能与干细胞分化、组织发育、生理周期及肿瘤发展相关,然而,m6A在人胃癌中的生物学意义及其潜在的调控机制鲜有报道。


实验思路和设计:
使用组织芯片及免疫组织化学染色等方法分析胃癌患者组织样本中METTL3表达的预后价值
分别验证体内和体外胃癌肿瘤生长及肝转移过程中METTL3的生物学功能和机制


重要研究成果:

1.METTL3表达在GC组织中显著升高,且与不良预后有关。m6A RNA水平在GC组织中显著升高(图A, B),且主要受METTL3调控(图C, D)。METTL3表达在GC患者组织和GC细胞中都显著增加(图F, G, H),且患者具有更低的总生存率(图E, I, J, K),表明METTL3可能是独立有效的GC预后因子。

2.P300介导H3K27乙酰化并刺激GC组织中METTL3翻译。GC组织中METTL3启动子H3K27乙酰化丰富(图A)且受P300调控,从而诱导METTL3升高表达(图B, C, D, E)。沉默P300基因后发现,METTL3的RNA和蛋白水平都显著降低(图F, G, H)且启动子区域信号显著增强(图I, J)。这些数据表明P300介导METTL3启动子的H3K27乙酰化诱导METTL3表达(图K)。

3.METTL3促进体内体外GC增殖和血管生成。GC中过表达的METTL3显著提升GC细胞软琼脂集落形成效率(图A, B)及克隆能力(图C)并能促进GC细胞增殖(图D, E)。沉默或敲除METTL3基因显著降低m6A水平 (图F)且明显抑制GC细胞软琼脂集落形成效率及克隆能力(图G, H)。体内过表达的METTL3显著促进肿瘤生长(图I, J, K)、增殖以及血管再生(图L, M, N)。

4.METTL3促进体内体外GC转移。体外实验数据显示异常表达的METTL3能促进GC细胞迁移和入侵(图A, B),而敲除或沉默METTL3基因时结果相反(图C)。在小鼠体内造模后,进一步验证显示,METTL3过表达显著促进GC肝转移(图D, E, F),而METTL3缺失的实验组明显抑制GC肝转移(图G, H)。

5.METTL3介导HDGF mRNA的m6A修饰,维持依赖于IGF2bP3的HDGF mRNA的稳定性。RNA验证结果表明GC细胞的HDGF转录水平受METTL3表达调控(图A, B, C)并与WB验证结果一致(图D),但不受催化突变的METTL3过表达调控(图E, F)。METTL3表达升高促进HDGF mRNA的m6A修饰(图I, J),从而提升HDGF mRNA水平及其稳定性(图K)。只有沉默m6A识别蛋白IGF2BP3基因时,才明显地抑制HDGF mRNA表达,而IGF2BP2没有这种效果(图L),进一步实验证明GC组织的HDGF受IGF2bP3调控(图M, N, O, P, Q)。体内验证结果亦揭示同时沉默METTL3、HDGF、IGF2BP3显著抑制肿瘤生长(图T, U,V)。

6.METTL3通过诱导HDGF表达加速GC恶化进程。沉默HDGF基因能够显著抑制细胞集落形成(图A, B)、迁移和入侵(图C)、HUVEC生长及导管形成(图D)。重组HDGF能够挽回敲除METTL3的GC细胞集落形成能力(图E),而沉默HDGF会抑制GC细胞的迁移和入侵(图F)并抑制体内GC生长和血管生成(图G, H, I, J)。

7.METTL3通过HDGF刺激GLUT4和ENO2表达,从而促进GC糖酵解。METTL3表达升高极大地促进GC细胞葡萄糖摄入和乳糖产生(图A, B, D),而敲除METTL3时结果相反(图E)。HDGF过表达能够恢复敲除METTL3基因GC细胞的糖酵解活性并显著提高其乳糖产量(图C)。进一步研究发现GLUT4和ENO2受HDGF和METTL3调控(图F, G, I, J)且HDGF能与GLUT4和ENO2启动子结合(图H),从而诱导这两种蛋白表达。这些实验结果表明METTL3/HDGF有一部分是通过调控糖酵解代谢促进GC肿瘤发生和肝转移。

8.METTL3/HDGF对人GC肿瘤血管生成及糖酵解的临床意义。结果表明,GC病人组METTL3的表达正向调控HDGF, CD31, GLUT4以及ENO2的mRNA水平(图A, B)且GLUT4和 ENO2表达升高的GC病人的生存率更低。分泌型HDGF促进肿瘤血管生成,而核HDGF促进GLUT4和ENO2表达,从而增强GC细胞糖酵解(图C)。


文章创新点:
1.本研究通过采用多种分子生物学方法及蛋白免疫实验等手段,研究了METTL3在胃癌中的生物学功能,揭示METTL3在胃癌进展和肝转移的调控机制。
2.该研究证实METTL3可促进肿瘤血管生成及胃癌细胞糖酵解,并预示METTL3是促进胃癌发生发展、造成预后不良的致癌因子,可作为胃癌潜在预后生物标志物和治疗靶点。


更多信息获取:
文献链接:http://dx.doi.org/10.1136/gutjnl-2019-319639
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人肝癌衍生生长因子(HDGF)酶联免疫吸附测定试剂盒(E-EL-H5651c)