脑膜瘤增强子景观描绘新亚组并驱动可药物靶向的依赖性

The Meningioma Enhancer Landscape Delineates Novel Subgroups and Drives Druggable Dependencies

作者信息Briana C Prager, Harish N Vasudevan, Deobrat Dixit, Jean A Bernatchez, Qiulian Wu, Lisa C Wallace, Shruti Bhargava, Derrick Lee, Bradley H King, Andrew R Morton, Ryan C Gimple, Melike Pekmezci, Zhe Zhu, Jair L Siqueira-Neto, Xiuxing Wang, Qi Xie, Clark Chen, Gene H Barnett, Michael A Vogelbaum, Stephen C Mack, Lukas Chavez, Arie Perry, David R Raleigh, Jeremy N Rich
PMID32703768
发布时间2020-11
DOI10.1158/2159-8290.CD-20-0160

实验完整度

包含体外药物筛选、细胞增殖实验、基因敲低/敲除、异种移植模型、患者样本分析及多组学数据,并进行了体内功能验证。

主要模型

33例脑膜瘤患者肿瘤样本 6种脑膜瘤细胞系(CH157-MN、IOMM-Lee、DI-134等) 2种正常蛛网膜颗粒细胞系 NSG免疫缺陷小鼠异种移植模型

重点核对

脑膜瘤细胞系(CH157-MN、IOMM-Lee、DI-134等)及正常蛛网膜颗粒细胞系的来源和培养条件 药物处理浓度、时间及对照(DMSO)设置 shRNA敲低和CRISPR-Cas9敲除DUSP1的效率和特异性 体内实验中BCI的给药剂量(10 mg/kg,每日两次)和给药方式(腹腔注射) 异种移植模型中的细胞植入数量和位置(皮下或颅内)

摘要

脑膜瘤是最常见的原发性颅内肿瘤,目前的分类提供的治疗指导有限。本研究对33例肿瘤的脑膜瘤增强子景观进行了分析,以根据预后对患者进行分层,并识别新的脑膜瘤特异性依赖性。增强子可将脑膜瘤稳健地分为三个生物学上不同的组(脂肪生成/胆固醇、中胚层和神经嵴),它们由不同的激素谱系转录调节因子区分。脑膜瘤的增强子景观与内在脑肿瘤和激素反应性系统癌症聚集,脑膜瘤亚组反映孕酮或雄激素激素信号。增强子分类识别出一组预后不良的肿瘤,与组织学分级无关。超级增强子特征预测了药物依赖性,其体外疗效优于基于NF2基因组谱的治疗。抑制DUSP1(一种新的且可药物治疗的脑膜瘤靶点)可在体内损害肿瘤生长。总之,表观遗传景观增强了脑膜瘤的分类和新疗法的识别。关键词:脑膜瘤、增强子、表观遗传学、脑肿瘤、孕酮信号

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
脑膜瘤的增强子景观能否用于患者分层并识别新的治疗靶点?
核心机制
增强子景观将脑膜瘤分为三个生物学上不同的亚组,由不同的转录调节因子(如孕酮和雄激素信号)驱动;超级增强子相关基因(如DUSP1)是关键的肿瘤依赖性。
主要证据
通过对33例肿瘤的H3K27ac ChIP-seq分析,发现增强子亚组能预测复发风险;体外和体内实验证明抑制DUSP1(如BCI)可抑制肿瘤生长。
研究意义
增强子图谱可为脑膜瘤的预后分类提供新方法,并揭示新的治疗靶点,尤其是针对侵袭性肿瘤。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

增强子景观分析

通过H3K27ac ChIP-seq表征脑膜瘤的增强子图谱,并进行亚组分类。

对33例脑膜瘤肿瘤样本进行H3K27ac ChIP-seq,结合WES、RNA-seq和DNA甲基化分析,使用NMF聚类将肿瘤分为三个亚组。

2

亚组验证

验证增强子亚组的预后价值。

使用独立验证队列(14例肿瘤)进行H3K27ac ChIP-seq,通过ssGSEA评分将肿瘤分类,并评估亚组与无复发生存期的关联。

3

药物靶点预测

基于超级增强子特征预测药物依赖性。

利用每个亚组的top 100超级增强子相关基因输入LINCS数据库,预测与之呈负相关的药物,构建药物面板。

4

体外药物筛选

评估药物面板对脑膜瘤细胞系的抗肿瘤活性。

在6种脑膜瘤细胞系和2种正常蛛网膜颗粒细胞系中测试17种药物,测定细胞活力(Emax)。

5

DUSP1功能验证

验证DUSP1作为脑膜瘤依赖性靶点。

通过shRNA敲低和CRISPR-Cas9敲除DUSP1,检测细胞活力;用BCI处理细胞,检测ERK、JNK、p38磷酸化和凋亡标志物。

6

体内疗效评估

评估DUSP1/6抑制剂(BCI)在体内的抗肿瘤效果。

在皮下异种移植模型中,用BCI(10 mg/kg,每日两次)或DMSO处理小鼠,测量肿瘤体积和重量;同时进行颅内异种移植模型评估生存期。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
DMEM培养基文中未明确说明--
胎牛血清文中未明确说明--
青霉素/链霉素文中未明确说明--
木瓜蛋白酶消化系统Worthington Biomedical CorpLK003150
SV40大T抗原addgene21826
Trizol试剂Sigma-Aldrich--
qScript cDNA合成试剂盒Quanta BioSciences--
SYBR-Green PCR预混液Thermo Fisher Scientific--
RIPA裂解液文中未明确说明--
Pierce BCA蛋白检测试剂盒Thermo Scientific23225
NuPAGE Bis-Tris凝胶文中未明确说明--
PVDF膜文中未明确说明--
p44/42 MAPK (Erk1/2)抗体CST4695
磷酸化p44/42 MAPK (Erk1/2)抗体CST4370
p38 MAPK抗体Proteintech14064-1-AP
磷酸化p38抗体CST4511
SAPK/JNK抗体CST9252
磷酸化SAPK/JNK抗体CST4668T
cleaved caspase-3抗体CST9664S
HRP偶联GAPDH抗体ProteintechHRP-60004
DUSP1抗体LifeSpan BioSciencesLS-C332288
孕酮Sigma57-83-0
米非司酮Fisher scientific84371-65-3
GNE-0877SelleckChem1374828-69-9
OrantinibSelleckChem252916-29-3
(+)-JQ1SelleckChem1268524-70-4
SB525334SelleckChem356559-20-1
利托那韦SelleckChem155213-67-5
盐酸罗哌卡因SelleckChem132112-35-7
(+)-荷包牡丹碱SelleckChem485-49-4
非诺贝特SelleckChem49562-28-9
加替沙星SelleckChem112811-59-3
哌拉西林钠SelleckChem59703-84-3
BCIMilliporeSigma15982-84-0
RITASelleckChem213261-59-7
KRIBB11SelleckChem342639-96-7
AT9283SelleckChem896466-04-9
GSK2699SelleckChem850664-21-0
甲磺酸瑞波西汀SelleckChem98769-84-7
GSK2256098SelleckChem1224887-10-8
CellTiter-Glo试剂PromegaG7572
lentiCRISPR v2质粒Addgene52961
miRNeasy小型试剂盒Qiagen217004
Illumina HiSeq 2500测序仪Illumina--
Quick-DNA 96 Plus试剂盒Zymo--
SureSelect Human All Exon 50-Mb靶向富集试剂盒v4Agilent--
Covaris S2超声仪Covaris--
Herculase II融合酶Agilent--
NEBNext Universal PCR引物(Illumina)NEBE7335S
HiSeq2000测序仪Illumina--
H3K27ac抗体Active Motif39133
PicoGreen荧光染料Invitrogen--
Thruplex DNA-seq文库制备试剂盒Rubicon Genomics--
Bioanalyzer分析仪Agilent Technologies--
Infinium MethylationEPIC BeadChip试剂盒Illumina--

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
细胞培养
细胞系来源、培养基成分(DMEM、FBS浓度)、青霉素/链霉素浓度、培养条件
阅读提示:Methods - Derivation of meningioma tissue and models, Arachnoid cell derivation
药物筛选
药物浓度、处理时间、细胞密度、DMSO对照
阅读提示:Methods - In vitro drug studies
DUSP1功能验证
shRNA序列、CRISPR sgRNA序列、转导效率、筛选时间、细胞活力检测时间点
阅读提示:Methods - In vitro cell viability assays
体内实验
动物品系(NSG)、细胞植入数量、给药剂量(BCI 10 mg/kg)、给药频率(每日两次)、给药方式(腹腔注射)、肿瘤测量方法
阅读提示:Methods - In vivo studies