HMGA1/STAT1转录复合体通过激活DDAH1-ADMA/NO信号轴驱动肺腺癌增殖的新机制及靶向治疗策略

《Biology Direct》：HMGA1 promotes the progression of lung adenocarcinoma through the STAT1-mediated transcriptional activation of DDAH1

本研究针对肺腺癌(LUAD)中转录因子HMGA1促癌机制不明确的问题，揭示了HMGA1通过招募STAT1至DDAH1启动子区域协同增强其转录，进而激活ADMA/NO信号通路促进LUAD增殖。研究发现STAT1抑制剂fludarabine可有效抑制HMGA1highLUAD模型的进展，为HMGA1高表达LUAD患者提供了新的治疗策略。

　　

在精准肿瘤学快速发展的时代，转录因子作为预后标志和治疗靶点的潜力日益受到关注。其中，高迁移率族蛋白A1(HMGA1)被发现与肺腺癌(Lung Adenocarcinoma, LUAD)的不良预后显著相关，但其在LUAD发生发展中的具体功能和分子机制尚未完全阐明。HMGA1是一种缺乏内在转录活性的染色质调节蛋白，通过其N端的AT-hook结构域与DNA小沟中的AT富集区结合，诱导DNA构象变化，进而招募其他转录因子到特定基因组区域调控基因转录。先前研究表明，HMGA1在多种肿瘤中过度表达并与不良预后相关，研究团队前期工作也发现IL-17信号可通过上调HMGA1表达促进LUAD进展。然而，HMGA1在LUAD恶性进展中可能扮演更为复杂的角色，其下游分子机制有待深入探索。

为了系统解析HMGA1在LUAD中的功能，胡通等研究人员在《Biology Direct》上发表了题为"HMGA1 promotes the progression of lung adenocarcinoma through the STAT1-mediated transcriptional activation of DDAH1"的研究论文。该研究通过整合多组学分析、分子生物学实验和动物模型验证，揭示了HMGA1/STAT1/DDAH1轴在LUAD增殖中的关键作用，并提出了针对该通路的潜在治疗策略。

研究人员主要运用了生物信息学分析、免疫组织化学染色、细胞功能实验（包括CCK-8、EdU掺入和克隆形成实验）、RNA测序、免疫共沉淀、质谱分析、免疫荧光染色、染色质免疫沉淀、荧光素酶报告基因检测以及小鼠异种移植瘤模型等关键技术方法。其中生物信息学分析涵盖了TCGA和GEO数据库中的7个独立LUAD队列（共1868例患者），实验验证使用了人正常支气管上皮细胞BEAS-2B和LUAD细胞系（A549、PC9、NCI-H23和NCI-H1299）。

HMGA1是LUAD不良预后的主要转录因子

通过计算1637个转录因子在7个独立LUAD队列中的一致性指数(C-index)，发现HMGA1具有最高的平均C-index(0.743)，表明它是预测LUAD不良预后的最关键转录因子。HMGA1在LUAD组织中的mRNA和蛋白表达水平均显著高于癌旁组织，且随肿瘤分期升高而逐渐增加。多变量Cox回归分析和Meta分析进一步确认HMGA1是LUAD的独立风险因素。基因富集分析显示HMGA1高表达与细胞增殖相关通路密切关联。

HMGA1促进LUAD体外和体内增殖

实验证实LUAD细胞系中HMGA1表达均高于正常支气管上皮细胞BEAS-2B，其中A549和PC9细胞系表达最高。HMGA1过表达显著促进LUAD细胞增殖、EdU掺入和克隆形成能力，而HMGA1敲低则产生相反效果。在裸鼠移植瘤模型中，HMGA1沉默显著抑制肿瘤生长、减小肿瘤体积和重量，并降低Ki-67阳性率。

HMGA1通过结合STAT1激活DDAH1转录

RNA测序分析发现HMGA1敲低后DDAH1表达显著下调。HMGA1沉默导致ADMA降解减少、NO生成下降。功能实验表明DDAH1过表达促进LUAD细胞增殖，而DDAH1敲低抑制这一过程。质谱分析鉴定出STAT1是HMGA1的关键相互作用蛋白，免疫荧光和免疫共沉淀验证了HMGA1与STAT1及其Tyr701磷酸化形式(p-STAT1^Tyr701)在核内共定位和直接相互作用。JASPAR数据库预测发现DDAH1启动子区域存在两个潜在结合位点，染色质免疫沉淀和荧光素酶报告基因实验证实HMGA1和STAT1可结合DDAH1启动子并增强其转录活性。

HMGA1通过STAT1介导的DDAH1上调促进LUAD增殖

挽救实验表明STAT1过表达可逆转HMGA1敲低引起的DDAH1表达下降、ADMA积累和NO减少，并恢复细胞增殖能力。在体内实验中，STAT1过表达也部分逆转了HMGA1沉默对肿瘤生长的抑制作用。同时敲低HMGA1和STAT1对DDAH1表达和细胞增殖的抑制效果比单独敲低任一基因更为显著，表明HMGA1和STAT1在调控DDAH1表达和LUAD增殖中具有协同作用。

Fludarabine抑制HMGA1^highLUAD的进展

鉴于直接靶向HMGA1的药物尚缺乏，研究人员探索了靶向其相互作用蛋白STAT1的治疗策略。STAT1抑制剂fludarabine对A549和PC9细胞的IC₅₀值分别为24.13μM和36.38μM。体外实验显示fludarabine可有效抑制HMGA1过表达带来的增殖优势。在体内治疗模型中，fludarabine显著抑制了HMGA1高表达LUAD移植瘤的生长，尤其对HMGA1^high模型效果更为明显。

该研究揭示了HMGA1/STAT1复合物通过转录激活DDAH1，进而调节ADMA/NO信号通路促进LUAD增殖的新机制。研究发现不仅深化了对HMGA1在LUAD中生物学功能的理解，而且提出了基于HMGA1表达水平的精准治疗策略。特别值得注意的是，已获批用于临床的STAT1抑制剂fludarabine在HMGA1高表达LUAD模型中显示出显著疗效，这为HMGA1高表达LUAD患者的治疗提供了直接转化可能。尽管研究存在样本量有限、fludarabine可能存在的脱靶效应等局限性，但这一发现为开发针对HMGA1/STAT1/DDAH1轴的新型治疗策略奠定了重要基础，有望为LUAD患者带来新的治疗希望。