上皮-间质转化支持卵巢癌肉瘤肿瘤发生并赋予微管靶向药物艾日布林的敏感性

Epithelial-to-Mesenchymal Transition Supports Ovarian Carcinosarcoma Tumorigenesis and Confers Sensitivity to Microtubule Targeting with Eribulin

作者信息Gwo Yaw Ho, Elizabeth L Kyran, Justin Bedo, Matthew J Wakefield, Darren P Ennis, Hasan B Mirza, Cassandra J Vandenberg, Elizabeth Lieschke, Andrew Farrell, Anthony Hadla, Ratana Lim, Genevieve Dall, James E Vince, Ngee Kiat Chua, Olga Kondrashova, Rosanna Upstill-Goddard, Ulla-Maja Bailey, Suzanne Dowson, Patricia Roxburgh, Rosalind M Glasspool, Gareth Bryson, Andrew V Biankin, Scottish Genomes Partnership, Susanna L Cooke, Gayanie Ratnayake, Orla McNally, Nadia Traficante, Australian Ovarian Cancer Study12,13, Anna DeFazio, S John Weroha, David D Bowtell, Iain A McNeish, Anthony T Papenfuss, Clare L Scott, Holly E Barker
PMID36206301
发布时间2022-12
DOI10.1158/0008-5472.CAN-21-4012

实验完整度

包括临床样本基因组与转录组分析、GEMM和PDX模型体内药效、细胞功能实验、机制验证及免疫组化等多层级验证。

主要模型

卵巢癌肉瘤患者样本(18例,配对癌/肉瘤成分) Pax8-rtTA;TetO-Cre;LSL-Lin28b;SV40Tag 基因工程小鼠模型 卵巢癌肉瘤患者来源异种移植模型(PDX,6例) OCS GEMM 细胞系及 PDX 来源细胞系(PH419、PH142)

重点核对

单克隆起源:癌与肉瘤成分共享至少一个点突变(18例) EMT评分:癌肉瘤高于TCGA HGSC队列,肉瘤成分显著高于癌成分 体内药效:GEMM肿瘤对顺铂、PLD、紫杉醇耐药,对长春瑞滨和艾日布林敏感 艾日布林剂量:1.5 mg/kg 或1 mg/kg,腹腔注射,每周三次,共三周

摘要

卵巢癌肉瘤(OCS)是一种侵袭性强且罕见的肿瘤类型,治疗选择有限。OCS 的发病机制假设存在组合理论,即单一祖细胞产生癌性和肉瘤性成分;或者转换理论,即肉瘤成分通过上皮-间质转化(EMT)从癌成分发展而来。在本研究中,我们分析了分离的癌和肉瘤成分的 DNA 变异,以表明来自 18 名女性的 OCS 是单克隆的。RNA 测序表明,与单纯上皮性卵巢癌相比,癌成分更具间质性,支持转换理论,并提示 EMT 在这些肿瘤的形成中很重要。使用临床前 OCS 模型来测试微管靶向药物(包括艾日布林)的疗效,艾日布林先前已被证明可逆转乳腺癌中的 EMT 特征并诱导肉瘤分化。长春瑞滨和艾日布林比标准的一线铂类化疗更有效地抑制 OCS 生长,并且艾日布林治疗降低了 OCS 患者来源异种移植瘤中的间充质特征和 N-MYC 表达。艾日布林治疗导致 OCS 细胞中细胞内胆固醇积累,这触发甲羟戊酸通路下调并阻止进一步的胆固醇生物合成。最后,艾日布林增加了与免疫激活相关基因的表达,并增加了肿瘤内 CD8+ T 细胞的积累,支持在临床中探索免疫治疗联合方案。总之,这些数据表明 EMT 在 OCS 肿瘤发生中起关键作用,并支持 OCS 组织发生的转换理论。使用艾日布林靶向 EMT 可能有助于改善 OCS 患者的预后。

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
卵巢癌肉瘤的组织起源是单克隆转换理论还是组合理论?EMT是否驱动OCS发生?微管靶向药物艾日布林能否有效治疗OCS?
核心机制
OCS的癌成分通过EMT转化为肉瘤成分,支持转换理论;艾日布林通过逆转EMT、诱导胆固醇积累下调甲羟戊酸通路、降低N-MYC表达并激活抗肿瘤免疫发挥治疗作用。
主要证据
基因组分析显示18例OCS癌与肉瘤成分单克隆;RNA-seq显示癌成分EMT评分高于HGSC;GEMM和PDX模型显示艾日布林显著抑制肿瘤生长并降低间充质标记物;艾日布林增加胆固醇积累并下调甲羟戊酸通路蛋白,同时增加CD8+ T细胞浸润。
研究意义
研究支持转换理论,表明EMT在OCS肿瘤发生中关键;艾日布林可能改善OCS患者预后,并提示联合免疫治疗值得临床探索。

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

临床样本分离与基因组分析

确定OCS癌与肉瘤成分的克隆起源和突变谱。

从18例OCS患者的FFPE标本中显微切割分离癌和肉瘤成分,进行377基因靶向测序和RNA-seq,并与TCGA-OV队列比较。

2

基因工程小鼠模型(GEMM)生成与验证

模拟OCS的关键分子特征,验证N-MYC/LIN28B通路和p53抑制在肿瘤发生中的作用。

在Pax8阳性的输卵管分泌上皮细胞中通过Tet-On系统表达SV40Tag、Lin28b和CRISPR敲除Pten,生成OCS肿瘤,并验证基因表达和组织学特征。

3

体内药物疗效评估(GEMM)

比较标准治疗药物与微管靶向药物对GEMM肿瘤的疗效。

将GEMM肿瘤移植小鼠随机分组,分别给予顺铂、PLD、紫杉醇、长春瑞滨、艾日布林或溶剂对照,监测肿瘤体积和生存时间。

4

体外功能实验(GEMM细胞系)

评估艾日布林对OCS细胞黏附、迁移、侵袭和3D生长的影响。

用IC20浓度的艾日布林或顺铂预处理GEMM细胞一周,进行黏附实验、Transwell迁移和侵袭实验以及3D胶原生长实验。

5

PDX模型建立与表征

建立具有不同癌/肉瘤比例的PDX模型,用于药物测试和机制研究。

从患者腹水或肿瘤组织建立6个OCS PDX模型,通过IHC和RNA-seq表征病理、EMT评分和N-MYC通路表达。

6

体内药物疗效评估(PDX)

比较顺铂和微管靶向药物在PDX模型中的疗效。

PDX肿瘤小鼠随机分组,给予顺铂、紫杉醇、长春瑞滨、艾日布林或溶剂,监测肿瘤体积和生存时间。

7

艾日布林机制研究(RNA-seq、蛋白质、胆固醇)

阐明艾日布林治疗后差异表达基因、蛋白质和胆固醇代谢的变化。

对艾日布林或对照处理的PDX肿瘤进行RNA-seq、Western blot检测N-MYC、HMGCS、SQLE、LDLR及胆固醇定量,并在PH419细胞系中验证时间序列。

8

免疫反应评估(HIS小鼠模型)

评估艾日布林对肿瘤内CD8+ T细胞浸润的影响。

在具有人免疫系统(HIS)的NSG小鼠中移植OCS PDX(#1105、#1177),单次给予艾日布林、顺铂或对照,1周后通过IHC检测CD8+ T细胞。

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
磷酸盐缓冲液----
台盼蓝----
结晶紫Sigma--
牛血清白蛋白----
胶原蛋白----
抗Ki67抗体(D3B5)Cell Signaling Technology--
抗Ki67抗体(MIB-1)Dako--
抗PAX8抗体Proteintech10336-1-AP
抗p53抗体(CM5)Novacastra--
抗p53抗体(DO-7)Dako--
抗pan-CK抗体Abcam--
抗波形蛋白抗体(5741)Cell Signaling Technology5741
抗HMGA2抗体(8179)Cell Signaling Technology8179
抗N-钙黏蛋白抗体(ab18203)Abcamab18203
抗ZEB1抗体(NBP1-05987)NovusNBP1-05987
抗人CD8抗体(C8/144B)Dako--
RIPA裂解缓冲液----
完全迷你蛋白酶抑制剂混合物Roche--
Precellys陶瓷试剂盒Thermo Fisher Scientific--
NuPAGE Novex Bis-Tris 10%凝胶Invitrogen--
PVDF膜----
抗N-MYC抗体(84406)Cell Signaling Technology84406
抗HMGCS抗体(A-6)Santa Cruz Biotechnology--
抗SQLE抗体Proteintech12544-1-AP
抗LDLR抗体Proteintech10785-1-AP
抗切割型caspase-3抗体(9661)Cell Signaling Technology9661
抗切割型PARP-1抗体(5625)Cell Signaling Technology5625
抗β-肌动蛋白抗体(A5441)Sigma-AldrichA5441
基质胶Corning--
顺铂Pfizer--
聚乙二醇化脂质体多柔比星Janssen-Cilag Pty. Ltd.--
紫杉醇Bristol–Myers Squibb--
长春瑞滨Pfizer--
艾日布林Eisai Co., Ltd.--
胶原酶Worthington--
分散酶Worthington--
脱氧核糖核酸酶Worthington--
Amplex Red胆固醇检测试剂盒Invitrogen--
Direct-zol RNA小提试剂盒Zymo Research--
HiSeq 4000测序仪Illumina--
Novaseq测序平台Illumina--
Pannoramic 1000扫描仪3DHISTECH Ltd.--
Advia 2120i血液分析仪----
流式抗体BD Biosciences--
人CD34+造血干细胞Lonza2C-101

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
临床样本分析
样本来源:NHS Greater Glasgow and Clyde Biorepository;遗传背景:18例OCS(17例HGSC,1例子宫内膜样);分离方法:显微切割5×10 μm FFPE切片;测序平台:HiSeq 4000;对照队列:TCGA-OV(n=379)。
阅读提示:Materials and Methods: Study conduct, survival analyses, and patient samples; Panel sequencing; RNA preparation and sequencing
GEMM模型
小鼠品系:Pax8-rtTA(C57BL/6)、kai-tetOCre(FVB)、LSL-Lin28b(混合129×1/SvJ);诱导:p53抑制(SV40Tag)、Lin28b过表达;Pten敲除(CRISPR);肿瘤来源:输卵管分泌上皮细胞(Pax8+)。
阅读提示:Materials and Methods: Generation of a GEMM; 补充材料
体内药物试验(GEMM)
肿瘤大小:180-300 mm³;分组:顺铂(4 mg/kg,i.p.,第1、8、18天)、PLD(1.5 mg/kg,i.p.,每周一次×3)、紫杉醇(25 mg/kg,i.p.,每周两次×3)、长春瑞滨(15 mg/kg,i.v.,第1、8、18天)、艾日布林(1.5 mg/kg,i.p.,每周三次×3;#1040为1 mg/kg);对照:DPBS。
阅读提示:Materials and Methods: In vivo studies; Results: 图2A;Table 1
体外功能实验(GEMM细胞系)
预处理:艾日布林(20 nmol/L)或顺铂(0.2 μmol/L)或DMSO,一周;黏附实验:96孔板包被BSA或胶原;侵袭实验:Transwell;3D生长:胶原;独立重复n=3-5。
阅读提示:Materials and Methods: Adhesion, invasion assays, and 3D growth assays; Results: 图2C、D
PDX模型药物试验
PDX来源:患者腹水或肿瘤组织;移植方式:皮下;分组和剂量同GEMM(除#1040为1 mg/kg);每组n=6-31;评判标准:时间至进展(PD)和TTH。
阅读提示:Materials and Methods: In vivo studies; Results: 图4A;Table 2
艾日布林机制研究(胆固醇和MVA通路)
处理:单次艾日布林(1.5 mg/kg)或对照,1周后收获;检测:Western blot(N-MYC、HMGCS、SQLE、LDLR)、胆固醇定量(总/游离/酯化)、油红O染色;在PH419细胞中:15 nmol/L艾日布林处理0、48、96小时。
阅读提示:Materials and Methods: Quantification of cholesterol; Oil Red O staining; Results: 图5
免疫反应评估(HIS小鼠)
NSG小鼠重建:人CD34+细胞;阈值:>25% hCD45+;移植PDX#1105和#1177;肿瘤达400 mm³时治疗;单次艾日布林(3 mg/kg)或顺铂(4 mg/kg)或DPBS;1周后收获;CD8+ T细胞IHC定量。
阅读提示:Materials and Methods: In vivo studies (HIS generation); Results: 图6
统计分析
统计方法:Student t检验、log-rank检验(Kaplan-Meier)、Wilcoxon秩和检验、Kruskal-Wallis检验;显著性水平:P<0.05;图柱显示mean±SE,独立重复≥3。
阅读提示:Materials and Methods: Statistical analysis