揭秘 KDM5A/HOXA5 轴激活 Wnt/β-catenin 通路调控骨肉瘤进展机制，为攻克癌症难题带来新曙光

《European Journal of Medical Research》：The KDM5A/HOXA5 axis regulates osteosarcoma progression via activating the Wnt/β-catenin pathway

为探究 KDM5A 在骨肉瘤中的潜在分子机制，研究人员开展了 KDM5A/HOXA5 轴对骨肉瘤进展影响的研究。结果发现该轴通过激活 Wnt/β-catenin 通路调控骨肉瘤进展，为骨肉瘤临床研究提供了新视角。

　　在青少年群体中，骨肉瘤是一种常见且危险的原发性恶性骨肿瘤。它就像隐藏在身体里的 “定时炸弹”，以恶性成骨和恶性成骨细胞分化为特征，病情发展迅速，预后较差，严重威胁着青少年的生命健康。尽管化疗和手术的进步在一定程度上提高了患者的生存率，但由于其具有高局部侵袭性和快速转移的特点，患者的生存状况仍不理想。

为了深入了解骨肉瘤的发病机制，寻求更有效的治疗策略，南华大学附属长沙中心医院衡阳医学院脊柱外科的研究人员开展了相关研究。他们的研究成果发表在《European Journal of Medical Research》上，为骨肉瘤的临床研究带来了新的希望。

研究人员在这项研究中运用了多种关键技术方法。他们构建了小鼠骨肉瘤模型，将携带针对 KDM5A（sh-KDM5A）、HOXA5（sh-HOXA5）或非靶向对照（sh-NC）的慢病毒转导的骨肉瘤细胞植入免疫缺陷小鼠体内。同时，收集了 58 例骨肉瘤患者的手术肿瘤组织和相邻非肿瘤组织样本。此外，还使用了免疫组织化学（IHC）、细胞转染、逆转录 - 定量实时聚合酶链反应（qRT-PCR）、蛋白质免疫印迹（Western blot）、集落形成实验、伤口愈合实验、流式细胞术以及染色质免疫沉淀 - 定量实时聚合酶链反应（ChIP-qPCR）等技术进行检测和分析。

研究结果如下：

1. KDM5A 在骨肉瘤中上调且与不良预后相关：研究人员通过 qRT-PCR、IHC 和 Western blot 等方法检测发现，与相邻组织相比，骨肉瘤组织中 KDM5A 水平显著上调，且 KDM5A 高表达组患者的复发、转移率和临床分期更高，五年生存率更低。同时，在骨肉瘤细胞中，KDM5A 水平也明显高于正常细胞。这表明 KDM5A 在骨肉瘤的发生发展中起着重要作用，其高表达与患者预后不良密切相关。
2. KDM5A 敲低抑制骨肉瘤细胞增殖和迁移并促进凋亡：研究人员将 sh-KDM5A 转染到 MNNG 和 MG63 细胞系中，抑制 KDM5A 的表达。通过集落形成实验、伤口愈合实验和流式细胞术检测发现，KDM5A 敲低后，骨肉瘤细胞的增殖和迁移能力明显受到抑制，而细胞凋亡率显著增加。这说明 KDM5A 对骨肉瘤细胞的生物学活性具有重要影响，抑制 KDM5A 的表达可以有效抑制骨肉瘤细胞的生长和转移。
3. KDM5A 敲低通过促进 H₃K4me₃去甲基化激活 HOXA5 表达：研究人员检测了骨肉瘤组织和细胞中 HOXA5 的水平，发现与相邻组织相比，骨肉瘤组织中 HOXA5 水平显著下调，且患者中 HOXA5 低水平组的五年生存率明显低于高水平组。进一步研究发现，KDM5A 敲低能够促进 HOXA5 的表达，通过 ChIP-qPCR 分析表明，KDM5A 敲低减少了抗 KDM5A 对 HOXA5 启动子的富集能力，同时显著增强了抗 H₃K4me₃对 HOXA5 启动子的富集能力。这揭示了 KDM5A 通过调节 H₃K4me₃的甲基化状态来调控 HOXA5 的表达。
4. HOXA5 过表达通过抑制 Wnt/β^-catenin 通路抑制骨肉瘤细胞增殖和迁移并促进凋亡：研究人员将 pcDNA3.1-HOXA5 转染到 MNNG 和 MG63 细胞中，使 HOXA5 过表达。通过 qRT-PCR 和 Western blot 检测发现，HOXA5 水平显著上调。研究相关癌症通路蛋白表达变化时发现，Wnt/β^-catenin 通路相关蛋白变化最为明显。进一步实验表明，HOXA5 过表达显著抑制了骨肉瘤细胞的增殖和迁移，促进了细胞凋亡。这表明 HOXA5 可能通过抑制 Wnt/β^-catenin 通路来发挥抑制骨肉瘤进展的作用。
5. HOXA5 沉默削弱 sh-KDM5A 对骨肉瘤增殖和迁移的抑制作用并通过激活 Wnt/β^-catenin 通路促进凋亡：研究人员将 sh-HOXA5 转染到 KDM5A 敲低的 MNNG 和 MG63 细胞中进行恢复实验。结果显示，HOXA5 沉默部分恢复了 KDM5A 敲低细胞中 HOXA5 的水平，同时逆转了 KDM5A 敲低对骨肉瘤细胞增殖、迁移和凋亡的影响。具体表现为细胞增殖和迁移能力恢复，凋亡被抑制，且 Wnt、β^-catenin 和 c-myc 等蛋白表达增加，p-GSK3β 表达减少。这进一步证明了 KDM5A/HOXA5 轴通过激活 Wnt/β^-catenin 通路对骨肉瘤进展的调控作用。
6. KDM5A/HOXA5 轴在小鼠中通过激活 Wnt/β^-catenin 通路调控骨肉瘤进展：通过构建小鼠骨肉瘤模型，研究人员发现敲低 KDM5A 减缓了小鼠异种移植瘤的生长，而同时敲低 HOXA5 则逆转了这一趋势。Western blot 分析显示，敲低 KDM5A 后肿瘤组织中 HOXA5 和 p-GSK-3β 蛋白增加，而 HOXA5 沉默消除了这些变化，并恢复了 Wnt、β^-catenin 和 c-myc 的水平。IHC 结果也表明，敲低 KDM5A 抑制了小鼠肿瘤组织中 Ki67 的水平，而同时敲低 HOXA5 则逆转了这一趋势。这在动物实验水平上验证了 KDM5A/HOXA5 轴通过激活 Wnt/β^-catenin 通路调控骨肉瘤进展。

研究结论和讨论部分指出，该研究证明了 KDM5A/HOXA5 轴通过激活 Wnt/β^-catenin 通路调控骨肉瘤的进展。KDM5A 在骨肉瘤中显著上调，对肿瘤进展产生不利影响；而 HOXA5 则作为肿瘤抑制因子，其表达受 KDM5A 调控。沉默 HOXA5 会减弱 KDM5A 敲低对骨肉瘤增殖和迁移的抑制作用，同时促进细胞凋亡。这一研究揭示了骨肉瘤发病机制的新视角，为骨肉瘤的临床治疗提供了潜在的治疗靶点，有助于开发更有效的治疗策略，对改善骨肉瘤患者的预后具有重要意义。