探索 FAM210B 在肺腺癌中的关键作用:机制与潜在治疗靶点
来自暨南大学生命科学与技术学院生命与健康工程研究所肿瘤分子生物学教育部重点实验室等多个单位的研究人员,在《Cell Death and Disease》期刊上发表了题为 “FAM210B activates STAT1/IRF9/IFIT3 axis by upregulating IFN-α/β expression to impede the progression of lung adenocarcinoma” 的论文。该研究对于深入理解肺腺癌的发病机制、寻找新的治疗靶点具有重要意义,为肺腺癌的治疗提供了新的理论依据和潜在方向。
一、研究背景
肺癌作为全球范围内严重威胁人类健康的恶性肿瘤,发病率和死亡率居高不下。其中非小细胞肺癌(NSCLC)占比达 85%,而肺腺癌(LUAD)又是 NSCLC 中最常见的亚型,约占 40% 。尽管近年来肿瘤治疗策略不断发展,但肺癌患者的五年生存率仍不理想,深入探究 LUAD 的发病机制对开发新型治疗方法至关重要。
I 型干扰素(IFN)作为主要的免疫反应调节因子,包含多种亚型,通过与受体 IFNAR1/IFNAR2 结合,激活信号转导及转录激活因子 1(STAT1)和 STAT2,进而与干扰素调节因子 9(IRF9)相互作用,激活干扰素刺激基因(ISGs)的转录,在肿瘤发展过程中,IFN 的旁分泌和自分泌信号均发挥着重要作用 。
FAM210B 是位于 20 号染色体上的新基因,在人体组织中广泛表达。此前研究表明,FAM210B 在肿瘤发展中具有潜在作用,其表达下调与肿瘤患者生存率降低、肿瘤细胞生长和转移增加相关,但在 LUAD 中的具体作用和分子机制尚不明确。
二、研究材料与方法
- 细胞系与培养:使用人支气管上皮(HBE)细胞、人非小细胞肺腺癌细胞系 H1299 和 A549,在含 10% 胎牛血清的 DMEM 培养基中,于 37°C、5% CO?的培养箱中培养。
- 生存分析:利用 Kaplan - Meier Plotter 分析 TCGA - LUAD 数据集及两个 GEO 数据集(GSE31210、GSE30219)中 FAM210B 表达与患者总生存期的关系。
- 质粒构建:以 pEGFP - N1 - FAM210B 质粒为模板,构建 FLAG - FAM210B 质粒。
- 稳定细胞系建立:将重组 FLAG - FAM210B cDNA 插入慢病毒载体,转染 HEK - 293T 细胞产生慢病毒,感染 H1299、A549 等细胞获得稳定表达细胞系。
- 实验检测:运用实时定量逆转录 PCR(qRTPCR)、小干扰 RNA 转染、集落形成实验、Transwell 实验、伤口愈合实验、MTT 实验、蛋白质免疫印迹(Western blotting)、核质分离实验、RNA 测序(RNA - seq)、免疫共沉淀(Co - IP)、免疫荧光(IF)、质谱分析等多种实验技术,从基因、蛋白水平对相关指标进行检测和分析。
- 动物实验:进行裸鼠皮下移植瘤实验和尾静脉注射转移实验,监测肿瘤生长和转移情况,实验过程遵循动物伦理委员会的批准。
- 统计分析:采用 GraphPad Prism 6 软件进行数据分析,以 P<0.05 为差异具有统计学意义。
三、研究技术路线
研究人员首先通过分析公共数据集,探究 FAM210B 表达与 LUAD 患者生存率的相关性。随后在体外细胞实验中,对 FAM210B 进行敲低或过表达处理,运用多种实验方法检测其对 LUAD 细胞增殖、迁移和侵袭能力的影响。接着构建裸鼠移植瘤和转移模型,验证 FAM210B 在体内对肿瘤生长和转移的作用。利用 RNA - seq 技术筛选 FAM210B 调控的差异表达基因,确定其参与的信号通路。通过 Co - IP、IF 等实验鉴定 FAM210B 的相互作用蛋白,深入探究其作用机制。
四、研究结果
- FAM210B 表达与 LUAD 患者预后正相关:通过对多个数据集的 Kaplan - Meier 分析发现,FAM210B 高表达与 LUAD 患者总生存期改善显著相关。同时,A549 和 H1299 细胞中 FAM210B 的 mRNA 和蛋白水平明显低于正常 HBE 细胞,提示其可能参与 LUAD 的进展 。
- FAM210B 抑制 LUAD 细胞增殖和肿瘤生长:在 A549 细胞中敲低 FAM210B,MTT 和集落形成实验表明细胞增殖能力增强;在 H1299 和 A549 细胞中过表达 FAM210B,细胞活力和集落形成能力下降。体内实验显示,过表达 FAM210B 的细胞在裸鼠体内形成的肿瘤体积减小,肿瘤组织中增殖标记物 Ki67 和内皮标记物 CD31 表达下调 。
- FAM210B 抑制 LUAD 细胞迁移、侵袭和肿瘤转移:在 H1299 和 A549 细胞中过表达 FAM210B,Transwell 实验和伤口愈合实验表明细胞迁移和侵袭能力降低;敲低 FAM210B 则效果相反。体内尾静脉注射实验显示,过表达 FAM210B 的细胞组肺转移结节减少,肺组织肿瘤转移面积减小 。
- FAM210B 激活 STAT1/IRF9/IFIT3 信号通路:RNA - seq 分析发现 FAM210B 调控的差异表达基因主要涉及 IFN 介导的信号通路。qRTPCR 和 Western blotting 实验证实,FAM210B 过表达促进 IFN - α/β、STAT1、IRF9、IFIT3 等基因的表达,且 IFN - α/β 刺激可时间依赖性地诱导 STAT1、IRF9、IFIT3 的表达 。
- STAT1/IRF9/IFIT3 轴参与 FAM210B 的生物学功能:敲低 STAT1、IRF9 或 IFIT3 可促进细胞集落形成,部分逆转 FAM210B 过表达对细胞增殖、迁移和侵袭的抑制作用 。
- FAM210B 通过与 TOM70 相互作用促进 IFN - α/β 表达:研究发现 FAM210B 可通过调节 IRF3 的表达、磷酸化和核转运,促进 IFN - α/β 的转录表达。质谱分析和 Co - IP 实验鉴定出 TOM70 是 FAM210B 的相互作用蛋白,IF 实验证实二者在线粒体共定位。敲低 TOM70 可促进 LUAD 细胞增殖和迁移,抑制 IFN - α/β 表达,部分逆转 FAM210B 过表达的抑制作用 。
五、研究结论
本研究表明,FAM210B 在 LUAD 的发展中起着关键的抑制作用。FAM210B 的表达与 LUAD 患者的总生存期呈正相关,体外和体内实验均证实其能够抑制 LUAD 细胞的生长、迁移和侵袭。机制上,FAM210B 与 TOM70 相互作用,激活 IRF3,上调 IFN - α/β 的表达,进而激活 STAT1/IRF9/IFIT3 信号轴,抑制 LUAD 细胞的增殖和转移 。
六、讨论
LUAD 的高发病率和死亡率使其成为亟待攻克的医学难题,寻找新的治疗靶点迫在眉睫。本研究首次详细阐述了 FAM210B 在 LUAD 中的重要作用及机制,为治疗提供了新方向。
以往对 IFN - α/β 的研究多集中于其通过调节免疫细胞浸润发挥抗肿瘤作用,而本研究揭示了 FAM210B 促进的 IFN - α/β 自分泌信号通路对 LUAD 发展的抑制作用,拓展了对 IFN - α/β 功能的认知。同时,研究发现 STAT1/IRF9 轴不仅介导了 FAM210B 对 LUAD 细胞生长和迁移的抑制作用,还参与调节 FAM210B 的 mRNA 表达,进一步明确了该信号轴在 LUAD 中的复杂调控机制 。
此外,研究鉴定出 TOM70 是 FAM210B 的相互作用蛋白,二者协同促进 IFN - α/β 的产生,抑制 LUAD 细胞的增殖和迁移,描绘了一条新的信号通路。虽然目前尚未明确 FAM210B 与 MAVS 之间的直接相互作用,但它们在信号转导中可能存在协同功能,有待进一步研究 。
综上所述,该研究为 LUAD 的发病机制提供了新见解,靶向 FAM210B/IFN - α/β/STAT1/IRF9/IFIT3 轴有望成为治疗 LUAD 的有效策略,对未来肺腺癌的临床治疗具有重要的指导意义,为后续的基础研究和临床转化提供了坚实的理论基础 。