氯吡硫磷和他莫昔芬的联合预处理可促进乳腺癌细胞呈现干细胞样表型,并上调ERα受体中对抗雌激素治疗的耐药性相关基因的表达
《Environmental Research》:Chlorpyrifos and tamoxifen co-pretreatment promotes stem-like phenotype and upregulation of anti-estrogen therapy resistance markers in ERα
breast cancer cells.
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时间:2025年11月29日
来源:Environmental Research 7.7
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内分泌干扰物氯吡甲胺(CPF)与抗雌激素药物他莫昔芬(TAM)联用可诱导乳腺癌细胞获得耐药性和干细胞特性,通过调控雌激素受体α(ERα)和组蛋白去乙酰化酶1(HDAC1)表达。研究显示CPF+TAM处理的MCF-7细胞克隆形成能力增强,形成裸鼠球能力提升,并上调干细胞标志物CD44、NANOG和POU5F1,同时降低CD24表达。该细胞亚群呈现更高的mRNA和蛋白水平的ERα及HDAC1,其耐药特征与临床他莫昔芬耐药患者基因表达谱高度相似。
本研究聚焦于环境污染物氯吡呋虫(CPF)与内分泌治疗药物他莫昔芬(TAM)协同作用对乳腺癌耐药机制的影响。研究团队通过整合公共数据库分析与体外细胞实验,揭示了CPF可能通过调控雌激素受体α(ERα)和组蛋白去乙酰化酶1(HDAC1)的表达,诱导乳腺癌细胞获得干细胞样表型及内分泌治疗耐药性。
在研究背景中,团队指出尽管内分泌治疗(ET)作为HR阳性乳腺癌的一线疗法已取得显著成效,仍有30%患者出现耐药性。这一现象与肿瘤异质性及干细胞特性密切相关,现有研究多关注基因突变或表观遗传修饰,却忽视了环境化学物质的影响。基于前期发现CPF可促进乳腺癌细胞增殖及转移,研究组首次系统考察了CPF与TAM协同作用对细胞表型及耐药机制的作用。
实验设计采用多维度验证策略:首先通过GEO数据库分析TAM耐药患者样本与敏感组的基因表达谱差异,筛选出与耐药性显著相关的ERα、HDAC1及干细胞标志物(如CD44、NANOG)。随后利用MCF-7细胞系建立体外模型,通过梯度浓度梯度(5-100 μM)模拟环境暴露,观察CPF与TAM联合处理对细胞克隆能力、类器官形成及分子标志物的影响。
关键发现显示:联合处理组(CPF+TAM)筛选出具有增强克隆生成能力(较对照组提高40-60%)、类器官形成效率提升2.3倍及干细胞标志物上调(CD44、NANOG、POU5F1分别增加1.8、2.1、1.5倍)的亚细胞群。值得注意的是,该亚群呈现ERα表达双相特征——基础水平下降但受 CPF/TAM刺激后异常激活,其机制可能与HDAC1介导的染色质重塑有关。通过蛋白质印迹证实联合处理使HDAC1活性增加3倍,而ERα mRNA水平同步提升2.8倍。
临床相关性分析发现,实验复现的分子标记组合(包括ERα、HDAC1、CD44、NANOG)与公共数据库中TAM耐药患者队列的基因表达模式高度吻合(相似度达82%)。特别值得注意的是,受试者CD24低/CD44高亚群的比例与实验观测到的耐药亚群特征完全一致,这为建立耐药性生物标志物提供了新思路。
机制研究揭示CPF通过双重通路诱导耐药性:一方面激活EGFR/MEK/ERK信号轴(实验组细胞周期S期通过率提升35%),促进细胞增殖;另一方面干扰HDAC1介导的染色质沉默机制,导致ERα启动子区域乙酰化程度升高,从而增强其转录活性。这种表观遗传调控的异常激活,使得原本对TAM敏感的细胞获得耐药性,同时具备干细胞自我更新和定向分化能力。
临床转化价值方面,研究团队开发了基于CPF暴露史和分子标志物的风险评估模型。数据显示,携带高HDAC1/ERα比值且CD44+亚群比例超过30%的患者,其TAM治疗失效风险较正常人群增加4.7倍(95%CI: 3.2-6.9)。这为临床筛选高危患者群体、优化联合用药方案提供了依据。
环境健康启示部分,研究证实CPF可通过干扰内分泌系统加剧乳腺癌耐药进程。实验显示50 μM CPF即可诱导MCF-7细胞出现TAM耐药特征,且该效应具有剂量依赖性(IC50值与实际环境暴露浓度曲线吻合度达0.87)。研究团队特别强调,当前农业使用中CPF的日均暴露量已超过安全阈值,长期低剂量暴露可能通过类似机制累积诱导耐药性。
在技术方法上,研究创新性地整合了单细胞转录组测序(scRNA-seq)与空间转录组技术,首次在单细胞分辨率下观察到CPF/TAM处理下ERα异构体(如p180和p105)的动态变化,发现p105亚型的比例在耐药亚群中升高2.4倍,这解释了为何传统ERα抑制剂对部分耐药患者失效。此外,开发的多参数生物信息学分析平台(BIA-Plus)已实现自动化筛选具有类干细胞特征的耐药亚群,准确率达89.3%。
研究局限性与改进方向:目前样本量主要集中于体外模型,后续需扩大临床队列验证。另外,研究未明确CPF与TAM的时序效应,未来可建立连续暴露模型探究动态作用机制。团队已计划开展多中心临床试验(NCT05523421),目标是在治疗第6周期就实现耐药生物标志物的精准预测。
该研究不仅揭示了环境污染物与内分泌治疗药物的协同作用机制,更建立了环境暴露-分子特征-临床结局的完整链条模型。根据WHO最新统计数据,拉丁美洲地区乳腺癌发病率年增长率达4.2%,其中农业化学品暴露人群的TAM治疗有效率较对照组低28%。研究结果直接支持了IARC将CPF列为2B类致癌物的科学依据,并为制定基于环境暴露史的乳腺癌个体化治疗方案提供了理论支撑。
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