p53功能获得性突变通过BRD4依赖的CSF-1表达诱导转移

p53 Gain-of-Function Mutation Induces Metastasis via BRD4-Dependent CSF-1 Expression

作者信息Gizem Efe, Karen J Dunbar, Kensuke Sugiura, Katherine Cunningham, Saul Carcamo, Spyros Karaiskos, Qiaosi Tang, Ricardo Cruz-Acuña, Lois Resnick-Silverman, Jessica Peura, Chao Lu, Dan Hasson, Andres J Klein-Szanto, Alison M Taylor, James J Manfredi, Carol Prives, Anil K Rustgi
PMID37676642
发布时间2023-12-12
DOI10.1158/2159-8290.CD-23-0601

实验完整度

研究包含体外细胞实验(侵袭、Western blot、ChIP、CUT&RUN)、体内动物模型(皮下移植、尾静脉转移模型)以及临床样本分析(组织芯片、TCGA数据),多层次验证了p53-R172H-BRD4-CSF-1轴的机制和功能。

主要模型

小鼠Trp53R172H ESCC细胞系 小鼠肺转移模型(尾静脉注射) 人ESCC组织芯片 TCGA SCC队列

重点核对

Csf-1表达和分泌依赖于p53-R172H(通过RNA-seq、细胞因子阵列、ELISA验证) Csf-1敲除或中和抗体减少肿瘤细胞侵袭和肺转移(体内外实验) BRD4与p53-R172H在Csf-1启动子区域相互作用(PLA、ChIP、CUT&RUN) JQ1或ZXH-3-26抑制BRD4降低Csf-1水平并抑制转移 Csf-1r中和抗体治疗减少肺转移并降低M2巨噬细胞浸润

摘要

TP53突变在食管鳞状细胞癌(ESCC)和其他鳞状细胞癌(SCC)中频繁发生,并与转移倾向相关。在此,我们报告在ESCC的转移性肺病灶中,集落刺激因子-1(Csf-1)的表达以p53-R172H依赖的方式显著上调。p53-R172H依赖的Csf-1信号通过其同源受体Csf-1r增加肿瘤细胞侵袭和肺转移,这部分是通过Stat3磷酸化和上皮-间质转化介导的。在Trp53R172H肿瘤细胞中,p53占据Csf-1启动子。Csf-1基因座富含组蛋白H3赖氨酸27乙酰化(H3K27ac),这可能有利于促进Brd4与p53-R172H之间的相互作用以调节Csf-1转录。抑制Brd4不仅减少肿瘤侵袭和肺转移,还降低循环Csf-1水平。总之,我们的结果建立了一个新的p53-R172H依赖的Brd4-Csf-1轴,促进ESCC肺转移,并为这种难以治疗的疾病提供了治疗策略的途径。

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
p53-R172H功能获得性突变如何促进食管鳞状细胞癌的肺转移?
核心机制
p53-R172H与BRD4协同结合Csf-1启动子区域,利用H3K27ac富集激活Csf-1转录,Csf-1通过自分泌作用于Csf-1r,激活Stat3磷酸化和EMT,从而促进肿瘤侵袭和转移。
主要证据
通过RNA-seq和细胞因子阵列发现Csf-1在p53-R172H细胞中高表达;ChIP和CUT&RUN证明p53-R172H结合Csf-1启动子且该区域H3K27ac富集;PLA证明p53-R172H与BRD4相互作用;Csf-1敲除或BRD4抑制降低细胞侵袭和体内肺转移。
研究意义
作者提出靶向CSF-1/CSF-1R轴或BRD4可能为转移性ESCC及其他SCC提供新的治疗策略,Csf-1可能作为生物标志物用于患者分层。

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

鉴定p53-R172H调控的分泌因子

寻找p53-R172H驱动的转移性ESCC中差异表达的分泌因子

对Trp53R172H/-和shTrp53-M转移细胞进行RNA-seq和细胞因子阵列分析,发现Csf-1在mRNA和分泌水平均上调。

2

验证Csf-1在肿瘤侵袭和转移中的功能

确定Csf-1是否以p53-R172H依赖方式促进肿瘤细胞侵袭和肺转移

在Trp53R172H/-细胞中利用CRISPR/Cas9敲除Csf-1,进行体外Boyden小室侵袭实验和体内皮下成瘤及尾静脉转移模型。

3

研究Csf-1/Csf-1r自分泌信号及其下游通路

探究Csf-1通过Csf-1r自分泌信号是否激活Stat3和EMT

检测Csf-1r表达,使用中和抗体阻断Csf-1r,分析Stat3磷酸化和EMT标志物表达,并在体内转移灶中验证。

4

揭示p53-R172H调节Csf-1转录的机制

阐明p53-R172H如何调节Csf-1转录,特别是BRD4的作用

进行CUT&RUN-seq分析H3K27ac,PLA检测p53与BRD4相互作用,并使用BRD4抑制剂或PROTAC处理细胞。

5

评估BRD4抑制在体内外对转移的影响

评估BRD4抑制或敲低是否能减少肿瘤侵袭和肺转移

使用shRNA敲低Brd4或JQ1处理细胞,并通过尾静脉转移模型评估JQ1在体内的效果,同时检测血清Csf-1水平。

6

分析CSF-1在人类ESCC中的临床相关性

评估CSF-1表达与ESCC患者临床病理特征及预后的关系

通过组织芯片免疫组化检测CSF-1、CSF-1R、p53表达,并分析TCGA SCC数据中CSF-1表达与p53突变、分期和生存的关系。

7

验证Csf-1r中和抗体在体内的治疗潜力

测试Csf-1r中和抗体能否减少体内肺转移

在尾静脉转移模型中,使用Csf-1r中和抗体或IgG对照处理小鼠,评估肺转移灶数量及肿瘤微环境中巨噬细胞的变化。

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
角质形成细胞无血清培养基Gibco37010022
EMEM培养基ATCC30-2003
RPMI-1640培养基Gibco11875093
牛垂体提取物----
人重组表皮生长因子----
青霉素/链霉素----
支原体检测试剂盒LonzaLT07-318
Csf-1r中和抗体(克隆AFS98)BioXCellBE0213
IgG2a同型对照BioXCellBE0089
ZXH-3-26MedChemExpressHY-122826
JQ1SelleckchemS7110
二甲基亚砜----
Spyfi Cas9蛋白Aldevron9214
Amaxa Lonza 4D核转染仪X-UnitLonzaAAF-1003X
P3原代细胞试剂盒LonzaV4XP-3024
pLentiCRISPR v2载体GenScript--
嘌呤霉素Sigma Aldrich--
Csf-1(Myc-DDK标签)cDNAOrigeneMR226827
pLenti-C-mRFP-P2A-Puro-Lenti载体OrigenePS100094
pGFP-C-shLenti慢病毒颗粒OrigeneTR30023
Accell SMARTPool siRNAHorizon Discovery--
siRNA递送培养基Horizon DiscoveryB-005000
Corning BioCoat Matrigel侵袭小室Corning354481
结晶紫----
QIAGEN Mini RNeasy试剂盒QIAGEN74104
iScript逆转录预混液Bio-Rad1708841
TaqMan通用PCR预混液Applied Biosystems4304437
TaqMan基因表达检测Applied Biosystems--
蛋白酶抑制剂混合物Roche--
Bio-Rad蛋白定量试剂盒Bio-Rad--
4X Laemmli上样缓冲液Bio-Rad--
4-15% mini-protean TGX预制胶Bio-Rad--
Trans-blot turbo迷你转印包Bio-Rad--
Chemidoc成像系统Bio-Rad--
缓冲锌福尔马林Thermo Fisher22-050-259
R-Buffer A抗原修复液Fisher Scientific50311711
过氧化氢Sigma AldrichH1009
亲和素Sigma-AldrichA9275
生物素Sigma-AldrichB4501
Starting Block T20缓冲液Thermo Fisher37543
生物素化二抗Vector Laboratories--
ABC试剂Vector LaboratoriesPK-6100
DAB底物试剂盒Vector LaboratoriesSK4100
TritonX----
驴血清----
Hank's无酶细胞解离液EMD MilliporeS-004-C
SYTOX Red染料Thermo FisherS34859
小鼠细胞因子阵列C3RaybiotechAAM-CYT-3-2
小鼠M-CSF Quantikine ELISA试剂盒R&D SystemsMMC00B
甲醛Thermo Fisher28908
Power SYBR Green PCR预混液Applied Biosystems4367659
Biomag Plus伴刀豆球蛋白A磁珠Bangs LaboratoriesBP531
pAG-MNase融合蛋白EpiCypher15-1016
大肠杆菌外源DNAEpiCypher18-1401
NEBNext Ultra II DNA文库制备试剂盒(Illumina)BioLabsE7103
Vectra-6plex多重免疫荧光PerkinElmer--

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
ESCC细胞培养条件:KSFM补充50μg/mL牛垂体提取物、5ng/mL EGF、0.018mM CaCl2;人细胞系LS123用EMEM+10%FBS,TE11用RPMI-1640+10%FBS
阅读提示:Methods: Cell culture
药物处理
Csf-1r中和抗体浓度(10μg/mL,24小时);JQ1浓度(250nM,24小时);ZXH-3-26浓度(1μM,24小时)
阅读提示:Methods: Cell culture
CRISPR/Cas9敲除
Csf-1敲除使用Spyfi Cas9和gRNA RNP电转(2.5μg Cas9,gRNA序列见补充表S1),48小时后单细胞分选,3周扩增,通过PCR和ELISA验证
阅读提示:Methods: CRISPR/Cas9 experiments; Supplementary Table S1
基因敲低
Brd4敲低使用shRNA慢病毒(pGFP-C-shLenti)或siRNA(Accell SMARTPool),筛选浓度:2μg/mL嘌呤霉素;siRNA处理:1μM,72小时
阅读提示:Methods: shRNA and siRNA knockdown
侵袭实验
细胞数(1.0×10^5),Matrigel侵袭小室,24小时孵育,结晶紫染色
阅读提示:Methods: Invasion assays
动物实验
尾静脉注射细胞数(1.0×10^6),小鼠品系(7周龄裸鼠),Csf-1r中和抗体或JQ1给药方案(剂量、时间、途径)
阅读提示:Methods: Animal studies
RNA-seq分析
分析流程(STAR比对,DESeq2差异分析,Padj<0.05和|log2FC|>2)
阅读提示:Methods: RNA-seq analysis
CUT&RUN-seq
细胞数(3×10^5),抗体(H3K27ac),E. coli spike-in归一化,文库制备试剂盒
阅读提示:Methods: CUT & RUN-seq sample preparation