剪接因子RBM10的缺陷限制EGFR突变肺癌中EGFR抑制剂反应

Deficiency of the splicing factor RBM10 limits EGFR inhibitor response in EGFR-mutant lung cancer

作者信息Shigeki Nanjo, Wei Wu, Niki Karachaliou, Collin M Blakely, Junji Suzuki, Yu-Ting Chou, Siraj M Ali, D Lucas Kerr, Victor R Olivas, Jonathan Shue, Julia Rotow, Manasi K Mayekar, Franziska Haderk, Nilanjana Chatterjee, Anatoly Urisman, Jia Chi Yeo, Anders J Skanderup, Aaron C Tan, Wai Leong Tam, Oscar Arrieta, Kazuyoshi Hosomichi, Akihiro Nishiyama, Seiji Yano, Yuriy Kirichok, Daniel Sw Tan, Rafael Rosell, Ross A Okimoto, Trever G Bivona
PMID35579943
发布时间2022-07-01
DOI10.1172/JCI145099

实验完整度

包含体外细胞系功能实验、体内异种移植和原位模型、临床样本分析及机制验证(Bcl-x剪接调控)。

主要模型

H3255细胞系(EGFR L858R) PC-9细胞系(EGFR del19) A014患者来源细胞系(EGFR L858R;RBM10 Q255*) H1975细胞系(EGFR L858R/T790M;RBM10 G840fs*7)

重点核对

RBM10敲低/敲除效率及对凋亡的影响 Bcl-xS/Bcl-xL mRNA和蛋白比例变化 体内肿瘤生长和药物反应(皮下和原位模型) 临床样本中RBM10表达/突变与PFS的关联

摘要

分子靶向癌症治疗改善了具有可靶向致癌蛋白(如肺癌中的突变EGFR)患者的预后。然而,这些患者的长期生存仍然有限,因为治疗反应通常不完全。缺乏完全和持久反应的一个可能解释是,带有EGFR激活突变的致癌基因驱动的癌症通常携带额外的共现基因改变。对于大多数与突变EGFR共现的基因改变,这一假设仍未得到验证。在此,我们报告了与突变EGFR共现的mRNA剪接因子RNA结合基序10(RBM10)失活基因改变的功能影响。RBM10缺陷降低了患者来源的EGFR突变肿瘤模型中对EGFR抑制剂的疗效。RBM10调节线粒体凋亡调节因子Bcl-x的mRNA可变剪接,从而在治疗期间调节肿瘤细胞凋亡。RBM10的基因失活通过降低Bcl-x的(促凋亡)Bcl-xS与(抗凋亡)Bcl-xL亚型的比例,减弱了EGFR抑制剂介导的凋亡。在临床样本中,RBM10缺陷是对EGFR抑制剂治疗反应不良的生物标志物。联合抑制Bcl-xL和突变EGFR克服了RBM10缺陷诱导的耐药性。这项研究揭示了共现基因改变的作用,以及剪接因子缺陷对靶向激酶抑制剂癌症治疗敏感性调节的影响。

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
探索共现的RBM10失活基因改变是否能调节EGFR突变肺癌对EGFR TKI治疗的敏感性及其机制。
核心机制
RBM10缺陷降低Bcl-xS/Bcl-xL比例,减少EGFR TKI诱导的线粒体凋亡,导致治疗反应受限。
主要证据
通过细胞系(H3255、PC-9、A014、H1975)敲低/敲除、过表达、患者来源模型、体内异种移植和原位模型,以及临床样本分析,显示RBM10失活降低凋亡、减弱反应,恢复Bcl-xS或抑制Bcl-xL可恢复凋亡。
研究意义
RBM10缺陷是EGFR TKI反应不良的生物标志物,联合Bcl-xL抑制剂(如navitoclax)和EGFR TKI可能克服耐药,为临床患者选择和联合治疗提供依据。

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

RBM10共现突变的鉴定

通过NGS分析EGFR突变肺癌中与EGFR抑制剂反应相关的共现基因改变,识别RBM10。

对591例EGFR突变LA肿瘤进行靶向NGS(324个癌症相关基因),发现RBM10截断突变频率为7.6%,在MSK-IMPACT数据集中为8.0%。

2

体外RBM10功能验证

验证RBM10表达对EGFR TKI(osimertinib)诱导的细胞凋亡和活力的影响。

在H3255和PC-9细胞中进行RBM10敲低(shRNA)和过表达(A014中WT RBM10重建),检测细胞活力、PARP裂解和caspase 3/7活性。

3

体内模型验证RBM10对TKI反应的影响

在体内验证RBM10敲低对osimertinib抗肿瘤疗效的影响。

使用H3255和PC-9皮下异种移植模型以及PC-9原位肺癌模型,敲低RBM10,评估肿瘤生长、反应深度和PFS。

4

临床样本中RBM10与TKI反应的相关性分析

检验RBM10表达或突变状态与EGFR TKI治疗患者临床结局(PFS、反应)的关系。

对88例EGFR突变肿瘤患者进行RBM10 mRNA表达分析,对70例患者进行RBM10突变状态分析,评估PFS;并通过UCSF队列验证临床病例。

5

RBM10缺陷的机制解析

探究RBM10缺陷降低EGFR TKI诱导凋亡的分子机制。

通过转录组分析鉴定RBM10调控的可变剪接靶点,重点研究Bcl-x剪接;在细胞模型中验证RBM10 KD对Bcl-xS/Bcl-xL比例的影响;进行Bcl-xS回复表达实验。

6

Bcl-xL抑制联合EGFR TKI治疗

验证联合Bcl-xL抑制(药物navitoclax或基因沉默)是否能克服RBM10缺陷导致的TKI耐药。

在RBM10缺陷细胞系(A014、H1975)中联合osimertinib和navitoclax或siRNA Bcl-xL,检测凋亡;在H1975异种移植模型中进行联合治疗实验。

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
RPMI 1640培养基----
胎牛血清----
青霉素/链霉素----
Caspase-Glo 3/7检测试剂盒Promega--
RIPA裂解液----
蛋白酶抑制剂Roche--
磷酸酶抑制剂Roche--
硝酸纤维素膜Bio-Rad--
RBM10抗体Santa Cruz Biotechnologysc-515548
cleaved PARP抗体Cell Signaling Technology9546
β-actin抗体Cell Signaling Technology3700
Bcl-xL抗体Cell Signaling Technology2746
p-EGFR抗体Cell Signaling Technology3777
total-EGFR抗体Cell Signaling Technology54359
p-ERK抗体Cell Signaling Technology4370
total-ERK抗体Cell Signaling Technology4695
RBM10抗体Bethyl LaboratoriesA301-006A
Ki-67抗体Cell Signaling Technology9449
cleaved caspase 3抗体Cell Signaling Technology9664
TUNEL检测试剂盒Abcam--
shRNA (shRBM10)MilliporeSigmaTRCN0000233276,
Stealth RNAiDharmacon--
lentiCRISPR v2质粒GenScript--
FuGENE HD转染试剂Promega--
FuGENE 6转染试剂Promega--
AmpliTaq Gold PCR预混液Applied Biosystems--
RNeasy RNA提取试剂盒QIAGEN--
SensiFAST cDNA合成试剂盒Bioline--
QuantStudio 12K Flex实时荧光定量PCR系统Applied Biosystems--
TaqMan探针Applied BiosystemsHs00275935_m1,
奥希替尼Selleck Chemicals--
navitoclax (ABT-263)Chemgood--
硼替佐米----
Matrigel基质胶BD Bioscience356237
SypHer-dmito荧光探针Addgene--
ORCA-Flash 4.0 CMOS相机Hamamatsu--
Xenogen IVIS 100生物发光成像系统Xenogen--
LI-COR荧光成像系统LI-COR--
Amersham ECL化学发光试剂GE Life Sciences--
ImageQuant LAS 4000成像仪GE Healthcare--
Corning 6孔板Corning--
Corning 96孔白壁板Corning--
MatTek培养皿MatTek--
PEG 400MilliporeSigma--
Phosal 50 PGMilliporeSigma--
乙醇MilliporeSigma--

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
体外细胞实验
细胞系(H3255、PC-9、A014、H1975)的EGFR和RBM10状态;RBM10敲低/敲除方法(shRNA序列、sgRNA序列);osimertinib浓度(500 nM)和处理时间(48-72小时);DMSO对照;细胞数量(3x10^5);检测方法(PARP cleavage、caspase 3/7活性)。
阅读提示:Methods: Cell lines and culture reagents, GeneKD and OE assays, Cell apoptosis, Western blot analysis
体内异种移植实验
小鼠品系(NOD/SCID,雌性,6-8周龄);细胞接种数量(1x10^6);Matrigel/PBS比例(50/50);骨肉瘤大小(约150-200 mm³)开始治疗;osimertinib剂量(H3255 2 mg/kg、PC-9 5 mg/kg、H1975 5 mg/kg);navitoclax剂量(50 mg/kg);给药方式(口服灌胃);治疗持续时间(14-15天)。
阅读提示:Methods: In vivo compound formulation, Subcutaneous tumor xenografts
原位肺模型
细胞数量(1x10^6)注射到左肺;手术细节;osimertinib治疗起始时间(植入后1周)和持续时间(至第60天);生物发光成像频率(每周)。
阅读提示:Methods: Orthotopic lung xenografts in immunodeficient mice, In vivo bioluminescence imaging
临床样本分析
患者队列(EGFR突变NSCLC,EGFR TKI治疗);RBM10 mRNA表达(qRT-PCR)或突变状态(NGS);PFS定义和统计检验(Wilcoxon);病例选择和回顾性分析标准。
阅读提示:Results: Clinical impact of RBM10 downregulation..., Study approval
Bcl-x剪接分析
RNA提取方法(RNeasy Kit);cDNA合成(SensiFAST);qRT-PCR探针(Bcl-xL、Bcl-xS);引物序列;PCR条件(循环数、退火温度);标准化(GAPDH)。
阅读提示:Methods: qRT-PCR assay for gene expression, PCR experiments