在HER2+乳腺癌模型中失调的MYC模拟人类肿瘤间异质性

Deregulating MYC in a model of HER2+ breast cancer mimics human intertumoral heterogeneity

作者信息Tyler Risom, Xiaoyan Wang, Juan Liang, Xiaoli Zhang, Carl Pelz, Lydia G Campbell, Jenny Eng, Koei Chin, Caroline Farrington, Goutham Narla, Ellen M Langer, Xiao-Xin Sun, Yulong Su, Colin J Daniel, Mu-Shui Dai, Christiane V Löhr, Rosalie C Sears
PMID31763993
发布时间2020-01
DOI10.1172/JCI126390

实验完整度

包含体外细胞模型、人源组织样本、基因工程小鼠模型、转录组分析及体内药物干预等多个独立证据层级,并进行功能与机制验证。

主要模型

MCF10A-Neu8142细胞系 Rosa-LSL-Myc;LSL-NeuNT;Blg-Cre小鼠模型 HER2+患者肿瘤组织样本及组织芯片

重点核对

MCF10A细胞中Neu8142表达对MYC蛋白稳定性及Ser62磷酸化的影响 MYC;NeuNT小鼠模型中MYC与NeuNT共表达对肿瘤发生、转移及生存期的影响 MYC;NeuNT肿瘤中不同分子亚型(G1、G2、G3)的组织学与分子特征 MYC;NeuNT肿瘤亚型对lapatinib和DT1154治疗的差异性反应

摘要

c-MYC(MYC)癌蛋白在人类乳腺癌中经常过表达;然而,其在驱动疾病表型中的作用尚不清楚。在此,我们研究了MYC在HER2+疾病中的作用,检查了HER2+患者肿瘤中HER2表达与MYC磷酸化之间的关系,并表征了在扩增HER2乳腺癌的NeuNT小鼠模型中失调MYC表达的功能效应。单独失调的MYC不具有致瘤性,但与NeuNT共表达导致MYC Ser62磷酸化增加并加速肿瘤发生。与单独NeuNT相比,由此产生的肿瘤具有转移性并与生存期缩短相关。MYC;NeuNT肿瘤具有增加的肿瘤间异质性,包括在NeuNT肿瘤中未观察到的肿瘤亚型,该亚型表现出独特的化生组织学和更差的生存期。MYC;NeuNT肿瘤的不同亚型在分子表达上与扩增HER2、雌激素受体阴性人类肿瘤的现有亚型匹配,确定了该小鼠模型用于探究扩增HER2乳腺癌亚型特异性差异的临床前效用。我们显示这些亚型对临床HER2/EGFR靶向治疗具有差异性敏感性,但PP2A(调节MYC Ser62磷酸化的磷酸酶)的小分子激活剂可绕过这些亚型特异性差异并普遍抑制肿瘤生长,证明了该方法在靶向失调MYC乳腺癌中的治疗效用。

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
HER2信号如何通过翻译后调控MYC影响HER2+乳腺癌的发生、肿瘤异质性及治疗反应?
核心机制
HER2信号通过增加MYC Ser62磷酸化稳定MYC蛋白,失调的MYC与HER2协同加速肿瘤发生并驱动具有不同分子和组织学特征的肿瘤亚型出现;PP2A激活剂通过去磷酸化MYC Ser62并下调其他致癌信号通路来克服亚型特异性治疗差异。
主要证据
细胞实验显示Neu8142增加MYC蛋白半衰期和Ser62磷酸化;MYC;NeuNT小鼠模型加速肿瘤发生、转移和致死率,并产生包括化生性G3亚型在内的多种肿瘤亚型;G3亚型富集EMT和基底标志物,与人类HER2+ER-肿瘤中claudin-low亚型聚类;lapatinib对G3亚型更有效,DT1154则对所有亚型均有效。
研究意义
该MYC;NeuNT小鼠模型为研究扩增HER2乳腺癌亚型特异性差异提供了临床前工具,并提示通过药理学激活PP2A靶向MYC是治疗伴有MYC失调的HER2+乳腺癌的潜在策略。

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

验证HER2信号对MYC翻译后调控

探究HER2激活是否调控MYC蛋白稳定性及Ser62磷酸化

构建MCF10A-Neu8142稳定细胞系,检测MYC蛋白水平、mRNA、半衰期、Ser62磷酸化,并分析HER2+患者肿瘤中p-S62-MYC表达。

2

构建MYC;NeuNT小鼠模型并表征肿瘤发生

评估失调MYC与NeuNT共表达对体内肿瘤发生的影响

将Rosa-LSL-Myc小鼠与LSL-NeuNT和Blg-Cre小鼠杂交获得MYC;NeuNT小鼠,监测肿瘤发生、转移和生存期,并检测MYC mRNA和p-S62-MYC水平。

3

转录组分析鉴定肿瘤分子亚型

分析MYC;NeuNT肿瘤的分子特征和异质性

对MYC;NeuNT和NeuNT肿瘤进行RNA-Seq,进行无监督层次聚类和GSEA分析,并关联组织学特征。

4

表征G3肿瘤亚型的独特表型

研究G3肿瘤亚型的组织学、分子和功能特征

通过组织学、IHC、免疫荧光和基因表达分析比较G3与G1/G2肿瘤的EMT标志物、基底标志物、EGFR信号及生存期。

5

验证与人类肿瘤的分子相似性

评估MYC;NeuNT肿瘤亚型是否对应人类HER2+ER-肿瘤亚型

使用METABRIC研究中的133例HER2+ER-患者肿瘤数据进行ComBat归一化和聚类分析,比较GSEA富集结果。

6

评估亚型特异性治疗反应

探究不同肿瘤亚型对靶向治疗的反应差异

用lapatinib或DT1154治疗荷瘤MYC;NeuNT小鼠,监测肿瘤体积变化、p-S62-MYC和Ki-67表达。

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
MCF10A----
腺病毒MYC----
HER2抗体Cell Signaling Technology2242
细胞角蛋白14抗体CovancePRB-155P
细胞角蛋白5抗体Abcamab52635
ERK1/2抗体Cell Signaling Technology4695
p-ERK1/2抗体Cell Signaling Technology4370
ERα抗体Millipore04-227
Ki-67抗体--NCL-Ki67P
p-EGFR抗体Cell Signaling Technology3777
p-AKT抗体Cell Signaling Technology4060
MYC N262抗体Santa Cruz Biotechnologysc-764
MYC Y69抗体Abcamab32072
V5抗体InvitrogenR-960-25
p-S62-MYC抗体BioAcademiaE71-161
ZEB1抗体Santa Cruz Biotechnologysc-515797
Twist1抗体Santa Cruz Biotechnologysc-15393
EMP3抗体antibodies-online.comABIN758600
细胞角蛋白19抗体Biolegend628502
HER2抗体Santa Cruz Biotechnologysc-33684
Ki-67抗体Cell Signaling Technology9027
Odyssey红外成像系统LI-COR--
TRIzol试剂Invitrogen--
RNeasy小型试剂盒Qiagen--
High-Capacity cDNA逆转录试剂盒Applied Biosystems--
DNeasy小型试剂盒Qiagen--
pH 6柠檬酸盐缓冲液----
pH 9 Tris/EDTA缓冲液----
压力锅Biocare Medical--
正常山羊血清Vector Laboratories--
Slowfade Gold DAPIThermo Fisher Scientific--
蔡司Axioscan Z1Zeiss--
过氧化氢----
NEBNext Ultra Directional RNA文库制备试剂盒(Illumina)New England BioLabs--
Illumina HiSeqIllumina--
拉帕替尼----
DT1154----

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
细胞培养及MYC稳定性检测
MCF10A-Neu8142细胞中MYC蛋白半衰期(22分钟 vs 71分钟)及Ser62磷酸化水平
阅读提示:Methods: Cell lines and patient samples, Western blots and MYC half-life; Figure 1
MYC;NeuNT小鼠模型建立
小鼠遗传背景(BL6/129S1/FVB混合),妊娠/哺乳周期数(2次),Cre激活时间(10-12周龄)
阅读提示:Methods: Animal studies; Figure 3
肿瘤亚型分子分析
RNA-Seq样本数量(14 MYC;NeuNT,4 NeuNT),聚类方法(WARD),GSEA基因集
阅读提示:Methods: RNA-Seq and gene expression analyses, GSEA; Figure 4
药物治疗实验
lapatinib给药剂量(100 mg/kg每日),DT1154给药剂量(100 mg/kg每日两次),治疗周期(30天),肿瘤起始体积(100 mm3)
阅读提示:Methods: Animal studies; Figure 9