《Cell Death Discovery》：MSLN-mediated activation of EGFR-ERK1/2 signaling drives liver metastasis in breast cancer
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本研究針對(duì)三陰性乳腺癌(TNBC)肝轉(zhuǎn)移機(jī)制不清、預(yù)后差的臨床難題，首次發(fā)現(xiàn)MSLN在肝轉(zhuǎn)移灶中特異性高表達(dá)，并通過(guò)與EGFR相互作用激活ERK1/2信號(hào)通路，促進(jìn)腫瘤細(xì)胞增殖與存活。靶向MSLN聯(lián)合化療顯著抑制肝轉(zhuǎn)移，為TNBC肝轉(zhuǎn)移提供了新的診斷標(biāo)志物和治療策略。
在全球女性癌癥相關(guān)死亡原因中，乳腺癌高居第二位，其中三陰性乳腺癌(TNBC)因缺乏有效治療靶點(diǎn)而預(yù)后最差。肝臟是乳腺癌最常見(jiàn)的轉(zhuǎn)移器官之一，發(fā)生肝轉(zhuǎn)移的患者五年生存率僅約8.5%。然而，驅(qū)動(dòng)TNBC細(xì)胞特異性向肝臟轉(zhuǎn)移的分子機(jī)制尚不明確，嚴(yán)重限制了有效治療策略的開(kāi)發(fā)。
為揭示TNBC肝轉(zhuǎn)移的奧秘，研究人員構(gòu)建了器官傾向性轉(zhuǎn)移小鼠模型，通過(guò)連續(xù)體內(nèi)篩選獲得了高肝轉(zhuǎn)移潛能的細(xì)胞株（HM3）。RNA測(cè)序分析發(fā)現(xiàn)，間皮素（MSLN）在肝轉(zhuǎn)移細(xì)胞中顯著上調(diào)，而在腦或肺轉(zhuǎn)移細(xì)胞中未見(jiàn)此現(xiàn)象。臨床數(shù)據(jù)分析進(jìn)一步證實(shí)，MSLN高表達(dá)與TNBC患者的不良總體生存率和遠(yuǎn)處無(wú)轉(zhuǎn)移生存期縮短顯著相關(guān)。
機(jī)制研究表明，MSLN作為GPI錨定膜蛋白，直接與表皮生長(zhǎng)因子受體（EGFR）結(jié)合，促進(jìn)EGFR二聚化及自磷酸化，進(jìn)而激活下游ERK1/2信號(hào)通路（而非PI3K/AKT或JAK/STAT通路），從而增強(qiáng)TNBC細(xì)胞在轉(zhuǎn)移過(guò)程中的增殖能力和存活率。研究人員還發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)錄因子ELF1能夠上調(diào)MSLN的表達(dá)，從而構(gòu)成了ELF1/MSLN/EGFR/ERK信號(hào)軸。
在治療方面，靶向MSLN（通過(guò)基因敲低或使用單抗Amatuximab）聯(lián)合紫杉醇/卡鉑化療，在體內(nèi)外實(shí)驗(yàn)中均顯示出協(xié)同抑制肝轉(zhuǎn)移的顯著效果，為臨床治療TNBC肝轉(zhuǎn)移提供了新的聯(lián)合治療方案。
本研究首次系統(tǒng)闡明了MSLN驅(qū)動(dòng)的EGFR-ERK1/2信號(hào)軸在TNBC肝轉(zhuǎn)移中的關(guān)鍵作用，不僅揭示了肝轉(zhuǎn)移的器官傾向性新機(jī)制，還為改善TNBC肝轉(zhuǎn)移患者的預(yù)后提供了潛在的診斷生物標(biāo)志物和有效的治療靶點(diǎn)。相關(guān)研究成果發(fā)表于《Cell Death Discovery》期刊。
主要技術(shù)方法
本研究利用器官傾向性轉(zhuǎn)移小鼠模型（通過(guò)乳腺脂肪墊原位注射和體內(nèi)篩選），采用RNA測(cè)序技術(shù)篩選差異表達(dá)基因，通過(guò)qRT-PCR、Western blot和免疫組織化學(xué)進(jìn)行驗(yàn)證。利用Co-IP、免疫熒光共定位和LC-MS/MS分析蛋白質(zhì)相互作用，通過(guò)雙熒光素酶報(bào)告基因?qū)嶒?yàn)和染色質(zhì)免疫沉淀（ChIP）分析轉(zhuǎn)錄調(diào)控。體內(nèi)藥效評(píng)價(jià)采用脾臟注射肝轉(zhuǎn)移模型，通過(guò)小動(dòng)物活體成像和組織學(xué)分析評(píng)估轉(zhuǎn)移情況。臨床相關(guān)性分析基于TCGA和MET500等公共數(shù)據(jù)庫(kù)。
研究結(jié)果
MSLN在TNBC肝轉(zhuǎn)移細(xì)胞中高表達(dá)并與預(yù)后相關(guān)
通過(guò)建立器官傾向性轉(zhuǎn)移模型，研究發(fā)現(xiàn)MSLN在肝轉(zhuǎn)移細(xì)胞（HM3）中特異性高表達(dá)，且表達(dá)水平隨篩選代次增加而升高。臨床樣本分析顯示，MSLN在TNBC肝轉(zhuǎn)移組織中的表達(dá)顯著高于原發(fā)瘤，且其高表達(dá)與患者不良預(yù)后相關(guān)。
MSLN促進(jìn)TNBC細(xì)胞增殖和存活從而促進(jìn)肝轉(zhuǎn)移
功能實(shí)驗(yàn)表明，過(guò)表達(dá)MSLN能顯著增強(qiáng)原代TNBC細(xì)胞的增殖和存活能力，而敲低MSLN則抑制了高轉(zhuǎn)移潛能HM3細(xì)胞的這些惡性表型。這些效應(yīng)主要通過(guò)調(diào)節(jié)細(xì)胞增殖（與Ki-67和PCNA表達(dá)正相關(guān)）而非影響細(xì)胞凋亡實(shí)現(xiàn)。
MSLN驅(qū)動(dòng)TNBC的肝轉(zhuǎn)移
體內(nèi)肝轉(zhuǎn)移模型證實(shí)，HM3細(xì)胞相比原代細(xì)胞具有更強(qiáng)的肝轉(zhuǎn)移能力，且顯著縮短小鼠生存期。過(guò)表達(dá)MSLN可使原代細(xì)胞獲得類似的高轉(zhuǎn)移特性，而敲低MSLN則能有效抑制肝轉(zhuǎn)移，延長(zhǎng)生存期。
轉(zhuǎn)錄因子ELF1上調(diào)TNBC中MSLN的表達(dá)
生物信息學(xué)分析和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證表明，轉(zhuǎn)錄因子ELF1能直接結(jié)合MSLN啟動(dòng)子區(qū)特定元件（E1），正向調(diào)控其轉(zhuǎn)錄。在預(yù)后差的TNBC患者中，ELF1與MSLN表達(dá)呈顯著正相關(guān)。
MSLN與EGFR相互作用并激活EGFR-ERK1/2信號(hào)通路
蛋白質(zhì)相互作用研究證實(shí)MSLN與EGFR存在直接結(jié)合。MSLN通過(guò)促進(jìn)EGFR二聚化（無(wú)論有無(wú)EGF刺激）激活下游ERK1/2信號(hào)通路。該激活具有器官傾向性，在肝轉(zhuǎn)移細(xì)胞中最為顯著。
靶向MSLN聯(lián)合化療增強(qiáng)對(duì)肝轉(zhuǎn)移的治療效果
MSLN敲低或使用單抗Amatuximab抑制MSLN，能增強(qiáng)TNBC肝轉(zhuǎn)移細(xì)胞對(duì)紫杉醇/卡鉑化療的敏感性。在動(dòng)物模型中，化療聯(lián)合Amatuximab顯示出最強(qiáng)的協(xié)同抗轉(zhuǎn)移效應(yīng)，且未引起明顯毒性反應(yīng)。
結(jié)論與意義
本研究首次揭示了MSLN在TNBC肝轉(zhuǎn)移中的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)作用，闡明了其通過(guò)ELF1/MSLN/EGFR/ERK信號(hào)軸促進(jìn)轉(zhuǎn)移細(xì)胞增殖與存活的新機(jī)制。該發(fā)現(xiàn)不僅深化了對(duì)乳腺癌器官傾向性轉(zhuǎn)移"種子與土壤"理論的認(rèn)識(shí)，更重要的是，將MSLN及其下游信號(hào)通路確立為TNBC肝轉(zhuǎn)移的潛在診斷生物標(biāo)志物和治療靶點(diǎn)。靶向MSLN聯(lián)合現(xiàn)有化療方案展現(xiàn)出良好的轉(zhuǎn)化應(yīng)用前景，為改善這類預(yù)后極差患者的臨床結(jié)局提供了新希望。
