CDK1通过SOX9介导的表观遗传调控驱动胃癌化疗耐药新机制

本刊推荐：为解决胃癌化疗耐药难题，研究团队聚焦CDK1-SOX9信号轴机制研究。通过多组学分析发现CDK1通过磷酸化DNMT1诱导miR-145启动子甲基化，解除对SOX9的抑制，进而转录激活BCL-xL介导耐药。采用PDX模型证实CDK1抑制剂dinaciclib可逆转 cisplatin耐药，为临床联合治疗提供新策略。

　　

胃癌是全球癌症相关死亡的第五大原因，尽管化疗方案不断进步，但大量患者面临初始治疗无效或继发性耐药的困境。化疗耐药性已成为影响胃癌治疗效果和患者生存的关键屏障。近年来研究发现，细胞周期调控蛋白CDK1（Cyclin-dependent kinase 1）在多种恶性肿瘤中过度表达，并与不良预后相关。同时，转录因子SOX9在胃癌肿瘤发生和治疗耐药中扮演关键角色，但其调控机制和功能联系尚未明确。

在这项发表于《Journal of Experimental & Clinical Cancer Research》的研究中，Marwah Al-Mathkour等研究人员通过整合生物信息学分析、分子生物学实验和多模型验证，揭示了CDK1-SOX9-BCL-xL信号轴在胃癌化疗耐药中的核心作用。研究发现CDK1通过表观遗传机制调控SOX9蛋白稳定性，而SOX9直接转录激活抗凋亡蛋白BCL-xL的表达，最终导致肿瘤细胞逃避化疗诱导的细胞死亡。

研究人员采用的关键技术方法包括：生物信息学分析（TCGA和GEO数据集）、染色质免疫沉淀(ChIP)、蛋白质印迹、定量PCR、免疫荧光/组化、患者来源肿瘤类器官培养、条件性基因敲除小鼠模型（Tff1^-/-和Cdk1条件敲除）以及患者来源异种移植(PDX)模型。特别值得注意的是，研究使用了24例人胃癌样本和多种基因工程小鼠模型进行机制验证。

研究结果：

CDK1和SOX9在胃癌中呈正相关

通过TCGA数据集分析发现CDK1表达与肿瘤干细胞特性评分呈正相关（P<0.001）。27/28个SOX9特征基因集在CDK1高表达组中显著富集。本地胃癌样本验证显示CDK1和SOX9 mRNA水平显著正相关（P<0.01），免疫组化证实蛋白水平也存在显著相关性（P<0.01）。共表达CDK1和SOX9的患者总体生存率较差。

CDK1激活SOX9蛋白及转录活性

过表达CDK1不影响SOX9 mRNA但显著增加其蛋白水平和核定位（免疫荧光验证）。SOX9荧光素酶报告基因实验显示CDK1过表达使活性提高2.5倍（P<0.01），而CDK1敲降则显著抑制报告基因活性。

miR-145介导CDK1对SOX9的调控

miRNA测序发现miR-145在胃癌组织中显著下调。TargetScan预测并实验验证miR-145与SOX9 3'UTR存在两个结合位点。回复实验显示miR-145过表达降低SOX9蛋白水平和报告基因活性，突变结合位点后此效应消失。

CDK1通过DNMT1甲基化抑制miR-145

发现miR-145启动子存在CpG岛，胃癌组织甲基化水平显著高于正常组织（P<0.01）。CDK1过表达增加DNMT1蛋白水平和S145位点磷酸化，增强DNMT1酶活性；而CDK1抑制则呈现相反效应。DNMT1敲除或抑制剂5'-Aza处理均可上调miR-145表达。

SOX9直接转录调控BCL-xL表达

生物信息学分析将BCL2L1（编码BCL-xL）列为SOX9靶基因前五位。SOX9敲降显著降低BCL2L1 mRNA和蛋白水平。JASPAR数据库预测并经ChIP实验证实SOX9结合BCL2L1启动子P1和P3位点。突变这些位点可消除SOX9对报告基因的激活作用。

体内模型验证CDK1-SOX9-BCL-xL轴

Tff1^-/-小鼠模型中，高级别异型增生和癌组织显示CDK1/SOX9/BCL-xL蛋白水平显著升高。CDK1抑制剂dinaciclib处理或条件性敲除Cdk1（CKF模型）均可降低三者表达，并延缓肿瘤进展。

靶向CDK1逆转化疗耐药

cisplatin耐药细胞(CDDP-R)中CDK1/SOX9/BCL-xL蛋白水平显著上调。CDK1或SOX9敲降均能重新敏感化耐药细胞至cisplatin（IC50降低3-4倍）。Dinaciclib与cisplatin联用在体外和PDX模型中均显示协同抗肿瘤效应，显著降低肿瘤体积并延长生存期（P<0.001）。患者来源类器官实验证实联合处理减少类器官数量和大小，降低CDK1/SOX9/BCL-xL表达。

研究结论与讨论：

本研究首次阐明CDK1通过DNMT1介导的miR-145启动子甲基化表观遗传调控SOX9蛋白稳定性的分子机制，并发现SOX9直接转录激活BCL-xL是介导胃癌化疗耐药的关键下游事件。多模型验证（细胞系、类器官、基因工程小鼠、PDX）证实靶向CDK1-dinaciclib可有效破坏CDK1-SOX9-BCL-xL信号轴，逆转cisplatin耐药。该发现不仅为胃癌化疗耐药提供了新的机制解释，更重要的是揭示了靶向CDK1联合传统化疗的临床转化潜力，为改善胃癌患者预后提供了新的治疗策略。