XPO1实现mRNA输出的适应性调控,为癌细胞基因毒性应激耐受所必需

XPO1 Enables Adaptive Regulation of mRNA Export Required for Genotoxic Stress Tolerance in Cancer Cells

作者信息Rossella Marullo, Sarah C Rutherford, Maria V Revuelta, Nahuel Zamponi, Biljana Culjkovic-Kraljacic, Nikita Kotlov, Nicolás Di Siervi, Juan Lara-Garcia, John N Allan, Jia Ruan, Richard R Furman, Zhengming Chen, Tsiporah B Shore, Adrienne A Phillips, Sebastian Mayer, Jingmei Hsu, Koen van Besien, John P Leonard, Katherine L B Borden, Giorgio Inghirami, Peter Martin, Leandro Cerchietti
PMID37801604
发布时间2024-01
DOI10.1158/0008-5472.CAN-23-1992

实验完整度

涉及临床样本分析、细胞系实验、PDTX动物模型及I期临床试验等多层级验证,包含功能获得与功能抑制实验。

主要模型

弥漫性大B细胞淋巴瘤(DLBCL)细胞系 P493-6 B淋巴母细胞系(条件性MYC表达) 患者来源异种移植瘤(PDTX)模型 复发/难治性侵袭性B细胞淋巴瘤患者

重点核对

XPO1过表达与DLBCL患者对R-CHOP反应不佳相关 XPO1抑制增加MYC诱导的复制应激下的DNA损伤水平 XPO1抑制阻碍DNA损伤修复,并增强化疗药物的细胞毒性 XPO1在基因毒性应激下优先输出THOC4和EIF4E复合物 selinexor联合R-ICE方案在I期临床试验中显示可耐受性及初步疗效

摘要

Exportin-1(XPO1)是真核细胞中主要的可溶性核输出受体,在弥漫性大B细胞淋巴瘤(DLBCL)中经常过表达。选择性XPO1抑制剂selinexor已获批作为复发或难治性(R/R)DLBCL的单药治疗。阐明XPO1过表达支持癌细胞的机制可促进XPO1抑制剂的进一步临床开发。我们在此发现,XPO1过表达增加了对基因毒性应激的耐受性,导致对化学免疫治疗的反应不佳。在MYC表达或外源性化合物诱导的DNA损伤后,XPO1结合并输出携带DNA损伤修复mRNA的EIF4E和THOC4,从而在周转增加的情况下增加DNA损伤修复蛋白的合成。因此,XPO1抑制降低了淋巴瘤细胞修复DNA损伤的能力,并最终导致细胞毒性增加。在R/R DLBCL中进行的一项I期临床试验中,selinexor与二线化学免疫治疗的联合方案可耐受,并显示出早期疗效迹象。总体而言,本研究表明XPO1过表达在癌细胞对DNA损伤的耐受性增加中起关键作用,同时为优化XPO1抑制剂的临床开发提供了新见解。

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
XPO1过表达如何支持癌细胞耐受基因毒性应激,以及抑制XPO1是否能增敏DNA损伤治疗?
核心机制
在基因毒性应激下,XPO1优先结合并输出携带DNA损伤修复mRNA的EIF4E和THOC4,促进修复蛋白合成以维持DNA损伤修复能力,从而增强癌细胞对基因毒性应激的耐受。
主要证据
基于DLBCL患者样本分析、细胞系功能实验、PDTX模型以及I期临床试验,表明XPO1抑制降低DNA损伤修复能力并增敏化疗。
研究意义
揭示了XPO1通过调控mRNA输出支持癌细胞基因毒性应激耐受的机制,为优化XPO1抑制剂的临床开发提供了新策略。

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

临床样本相关性分析

评估XPO1表达与DLBCL患者临床特征及预后的关联。

利用DLBCL患者队列的基因组、转录组和蛋白表达数据,分析XPO1拷贝数、表达水平及其与临床结局和分子亚型的关系。

2

细胞功能验证

探究XPO1在基因毒性应激耐受和DNA损伤修复中的作用。

在DLBCL细胞系和P493-6细胞中,通过抑制XPO1,检测DNA损伤水平、细胞周期、凋亡和DNA修复能力。

3

机制验证

阐明XPO1调控DNA损伤修复蛋白表达的分子机制。

检测XPO1抑制对DNA损伤修复蛋白及其mRNA水平的影响,并通过细胞分级、RNA免疫沉淀和邻近连接实验验证XPO1与THOC4/EIF4E的相互作用。

4

体内药效验证

评估XPO1抑制剂单药及联合化疗在体内的抗肿瘤效果。

利用化疗耐药MYC驱动的XPO1扩增DLBCL PDTX模型,比较selinexor、CHOP及联合治疗对肿瘤生长和凋亡的影响。

5

临床转化验证

评估selinexor联合化学免疫治疗在复发/难治性侵袭性B细胞淋巴瘤患者中的安全性及初步疗效。

开展一项开放标签、1期3+3剂量递增临床试验,评估selinexor联合R-ICE方案的安全性和疗效。

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
sc-5595Santa Cruz Biotechnology--
塞利尼索Karyopharm--
环磷酰胺Sigma-Aldrich--
多柔比星Sigma-Aldrich--
长春新碱Sigma-Aldrich--
地塞米松SelleckChem--
依托泊苷SelleckChem--
FIX & PERM细胞透化试剂盒ThermoFisher Scientific--
FITC抗γH2AX抗体BioLegend--
MACSQuant流式细胞仪Miltenyi Biotech--
FlowJo软件TreeStar Inc.--
CellTiter-BluePromega--
Synergy4酶标仪Biotek--
CompuSyn软件Biosoft--
Caspase-Glo 3/7检测Promega--
Spectramax Id5酶标仪Molecular Device--
CellEvent衰老绿色检测试剂盒ThermoFisher Scientific--
Axiovert 200M荧光显微镜Zeiss Inc.--
Comet ScoreTriTek--
抗RAD51抗体Cell Signaling Technology8875
抗WEE1抗体Cell Signaling Technology13084
抗RPA1抗体Cell Signaling Technology2267
抗CHEK1抗体Cell Signaling Technology2360
抗KU70抗体Cell Signaling Technology4588
抗XPO1抗体Santa Cruz Biotechnologysc-5595
抗XPO1抗体Santa Cruz Biotechnologysc-74454
抗MYC抗体Cell Signaling Technology9402
抗β-肌动蛋白抗体SigmaA3854
RIPA裂解缓冲液----
蛋白酶抑制剂混合物Roche--
BCA蛋白定量试剂盒Pierce Biotechnology--
PVDF膜----
辣根过氧化物酶偶联二抗Santa Cruz--
增强化学发光试剂Pierce--
Image J----
TRizol试剂ThermoFisher--
RNeasy Plus Mini试剂盒Qiagen--
Verso cDNA合成试剂盒Thermo Fisher Scientific--
7900HT Fast实时荧光定量PCR仪Applied Biosystems--
Dynabeads Protein G磁珠ThermoFisher Scientific--
抗eIF4E抗体MBLRN001P
抗THOC4抗体Cell Signaling Technology12655
Dynabeads磁珠ThermoFisher Scientific--
Click-iT蛋白标记试剂盒Invitrogen--
无蛋氨酸RPMI1640培养基Gibco--
L-叠氮高丙氨酸(AHA)----
链霉亲和素包被的Dynabeads M-280磁珠Invitrogen--
Cell-Tak细胞粘附剂Corning--
Fluoromount-G封片剂Electron Microscopy Sciences--
Duolink Red试剂盒O-link Bioscience--
抗XPO1抗体Santa Cruz Biotechnologysc-5595
抗XPO1抗体Santa Cruz Biotechnologysc-74454
抗THOC4抗体Cell Signaling Technology12655
抗EIF4E抗体Cell Signaling Technology9742
Zeiss LSM 880共聚焦显微镜Zeiss--
Zeiss ZEN软件Zeiss--
Fiji----
RNeasy Plus Mini试剂盒Qiagen--
Agilent 2100生物分析仪Agilent Biotechnology--
TruSeq RNA样本制备试剂盒Illumina--
Illumina HiSeq 2500测序仪Illumina--
Real Time Analysis软件Illumina--
CASAVA 1.8.2软件Illumina--
STAR(v2.6.1a)----
XenofilteR(v0.99,R3.5.1)----
samtools(v1.7)----
Salmon(v1.3.0)----
tximport----
DESeq2----

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
XPO1抗体验证、IHC评分标准、患者队列的纳入标准
阅读提示:Methods: Analysis of DLBCL samples(患者样本分析方法部分),Figure 1 图注
细胞功能验证
细胞系类型及培养条件、selinexor和依托泊苷浓度、处理时间、MYC诱导方法
阅读提示:Methods: Cell lines and compounds(细胞系和化合物部分),Figure 2 图注
机制验证
细胞分级分离条件、RNA免疫沉淀抗体及用量、邻近连接实验条件、蛋白合成标记条件
阅读提示:Methods: Cellular fractionation and RNA export assay, RNA immunoprecipitation, Labeling and capture of newly synthesized protein, Immunofluorescence and proximity ligation assay(相关方法部分)
体内药效验证
PDTX模型建立方法、肿瘤体积阈值、给药剂量和方案、分组情况
阅读提示:Methods: Animal experiments(动物实验部分),Figure 3 图注
临床转化验证
患者入组标准、selinexor给药方案(剂量、时间、周期),R-ICE方案,主要和次要终点
阅读提示:Methods: Clinical trial design(临床试验设计部分),Figure 4 图注