TGF-β介导的表型变化通过调控失巢凋亡增强前列腺癌细胞化疗敏感性的作用机制

《Oncogene》：Effect of TGF-β mediated phenotypic changes on prostate cancer cell anoikis response

本研究针对晚期前列腺癌治疗抵抗的临床挑战，探讨了TGF-β调控的上皮间质转化(EMT)与失巢凋亡(anoikis)的交互作用。研究人员通过多种前列腺癌细胞模型发现，TGF-β诱导的EMT使癌细胞对新型化合物DZ-50诱导的失巢凋亡更为敏感，该过程伴随SRC磷酸化(p-SRC)和cofilin表达下调。研究证实DZ-50能克服卡巴他赛(CBZ)耐药，为逆转前列腺癌化疗抵抗提供了新策略。

　　

前列腺癌作为男性常见的恶性肿瘤，其治疗过程中面临的最大挑战是肿瘤细胞对多种治疗手段产生抵抗，最终进展为致命的转移性去势抵抗性前列腺癌(mCRPC)。当前临床治疗方案包括雄激素剥夺疗法(ADT)、放疗和化疗，但肿瘤细胞通过复杂的适应机制逐渐产生治疗抵抗，导致疾病复发和进展。特别是在化疗阶段，多西他赛和卡巴他赛(CBZ)等紫杉烷类药物的耐药性成为制约疗效的关键因素。

肿瘤细胞抵抗治疗的重要机制之一是通过上皮间质转化(EMT)获得迁移和侵袭能力，同时逃避程序性细胞死亡。失巢凋亡(anoikis)是一种特殊的细胞凋亡形式，在细胞与细胞外基质(ECM)脱离接触时被激活。然而，癌细胞能够发展出抵抗失巢凋亡的机制，在脱离原发灶后仍能存活，从而促进转移。转化生长因子-β(TGF-β)在这一过程中扮演着双重角色：在肿瘤早期发挥生长抑制和促凋亡作用，而在进展期则促进EMT和转移。

本研究团队前期通过结构优化开发了新型喹唑啉衍生物DZ-50，该化合物能够通过破坏肿瘤细胞的黏附连接和诱导失巢凋亡来抑制肿瘤生长和转移。本研究旨在深入探讨TGF-β介导的EMT与失巢凋亡之间的相互作用机制，以及如何利用这种相互作用克服前列腺癌的治疗抵抗。

研究人员采用了多种前列腺癌细胞系模型，包括雄激素敏感的VCaP和LNCaPTβRII（过表达TGF-β受体II的LNCaP细胞）、去势抵抗的22RV1、以及紫杉烷耐药的C4-2B TaxR细胞。通过细胞活力检测(MTT法)、蛋白质印迹、Matrigel侵袭实验、失巢凋亡评估和RNA测序等技术，系统分析了TGF-β和DZ-50对前列腺癌细胞表型 reprogramming、信号通路和代谢特征的影响。

研究发现TGF-β在不同前列腺癌细胞中引发差异化反应：在LNCaPTβRII细胞中诱导EMT而不引起细胞死亡，而在VCaP细胞中则直接诱发凋亡。特别值得注意的是，经历TGF-β诱导的EMT后的LNCaPTβRII细胞对DZ-50诱导的失巢凋亡更为敏感，表现为p-SRC和cofilin表达下调。转录组学分析进一步揭示了在EMT与失巢凋亡交汇处发生的代谢重编程过程。

TGF-β在前列腺癌细胞中诱导差异化反应

研究显示，TGF-β在LNCaPTβRII细胞中不引起细胞死亡，而是下调凋亡相关基因的表达。相反，在VCaP细胞中，TGF-β以时间依赖的方式显著降低细胞活力，并上调凋亡相关基因。基因表达谱分析进一步揭示了两细胞系在TGF-β、DZ-50及其组合处理下凋亡通路基因的差异化调控模式。

前列腺癌细胞对失巢凋亡诱导的反应受TGF-β介导的EMT调控

研究发现，TGF-β预处理的LNCaPTβRII细胞对DZ-50诱导的细胞死亡更为敏感，而TGF-β受体I抑制剂galunisertib能够逆转这种增敏效应。VCaP细胞对DZ-50的反应则不受TGF-β预处理的影响。转录组分析表明，两细胞系在TGF-β处理后经历了深刻的转录组变化，但保持了关键差异：VCaP细胞主要表现为细胞骨架重塑，而LNCaPTβRII细胞则激活了代谢和分化相关信号。

失巢凋亡诱导导致前列腺癌细胞表型变化

蛋白质表达分析显示，DZ-50能够在TGF-β预处理的LNCaPTβRII细胞中降低波形蛋白(vimentin)和Snail等间质标志物的表达。在VCaP细胞中，DZ-50也能下调波形蛋白和Snail水平，并逆转TGF-β引起的E-钙黏蛋白下调，表明失巢凋亡诱导导致了间质-上皮转化(MET)的表型逆转。

TGF-β响应性前列腺癌细胞表现失巢凋亡易感性

研究证实DZ-50能够降低LNCaPTβRII和VCaP细胞中磷酸化SRC(p-SRC)的水平，而TGF-β预处理增强了这种效应。同时，DZ-50处理引起了PARP-1的 caspase依赖性切割，表明其通过凋亡途径诱导细胞死亡。低黏附培养条件下的失巢凋亡评估进一步验证了DZ-50对LNCaPTβRII细胞的失巢凋亡诱导作用。

失巢凋亡伴随肌动蛋白调节蛋白下调

研究显示DZ-50能够显著降低LNCaPTβRII和VCaP细胞中cofilin的表达，而这一效应在TGF-β预处理的细胞中更为明显。蛋白质-蛋白质相互作用分析揭示了两细胞系中cofilin与其他基因的差异化关联模式：在LNCaPTβRII细胞中，cofilin与WDR、CTTN、ACTG1等基因正相关；而在VCaP细胞中，则与WASL、LIMK2、LIMK1等基因正相关。

代谢通路在EMT和失巢凋亡诱导后在LNCaPTBRII细胞中激活

转录组学分析发现，DZ-50单独处理以及TGF-β预处理后DZ-50处理共同调控了29个基因，包括JAM2、PRKCZ-AS1、MAFK1等。通路富集分析表明，失巢凋亡诱导和EMT后的失巢凋亡均导致了代谢通路的激活，如脂质磷酸酶活性、鞘脂代谢过程和膜脂生物合成等。

DZ-50克服前列腺癌细胞模型中的治疗抵抗

研究评估了DZ-50在多种前列腺癌细胞系中对卡巴他赛(CBZ)耐药性的逆转作用。结果显示，DZ-50单药或与CBZ联用能够显著降低C4-2B TaxR等耐药细胞的活力。在患者来源的CRPC类器官模型中，DZ-50与CBZ的联合治疗显著抑制了肿瘤生长，证明了其在克服治疗抵抗方面的潜在临床应用价值。

本研究系统阐明了TGF-β调控的EMT与失巢凋亡在前列腺癌治疗抵抗中的交互作用机制。研究发现，经历EMT的前列腺癌细胞对DZ-50诱导的失巢凋亡更为敏感，这一过程涉及SRC信号失活、cofilin表达下调和代谢重编程。DZ-50作为失巢凋亡诱导剂，能够通过促进表型 reprogramming(EMT向MET逆转)来增强前列腺癌细胞对化疗药物的敏感性。

该研究的创新性在于揭示了EMT与失巢凋亡之间的内在联系，并提出了利用这种关系克服治疗抵抗的新策略。研究证实，靶向TGF-β诱导的EMT过程可以增强前列腺癌细胞对失巢凋亡的敏感性，从而为晚期前列腺癌的治疗提供了新的思路。特别是DZ-50在逆转卡巴他赛耐药性方面的效果，为临床克服紫杉烷类化疗抵抗提供了潜在的治疗选择。

这些发现不仅深化了对前列腺癌治疗抵抗机制的理解，也为开发针对表型可塑性的新型治疗策略奠定了基础。通过精确调控EMT-失巢凋亡轴，可能为实现前列腺癌的个体化治疗开辟新的途径，对改善晚期前列腺癌患者的预后具有重要的临床意义。该研究发表于《Oncogene》杂志，为前列腺癌治疗研究领域提供了有价值的理论依据和实验证据。