核糖体S6蛋白激酶4促进食管鳞状细胞癌的放射抵抗性

Ribosomal S6 protein kinase 4 promotes radioresistance in esophageal squamous cell carcinoma

作者信息Ming-Yang Li, Lin-Ni Fan, Dong-Hui Han, Zhou Yu, Jing Ma, Yi-Xiong Liu, Pei-Feng Li, Dan-Hui Zhao, Jia Chai, Lei Jiang, Shi-Liang Li, Juan-Juan Xiao, Qiu-Hong Duan, Jing Ye, Mei Shi, Yong-Zhan Nie, Kai-Chun Wu, Dezhong Joshua Liao, Yu Shi, Yan Wang, Qing-Guo Yan, Shuang-Ping Guo, Xiu-Wu Bian, Feng Zhu, Jian Zhang, Zhe Wang
PMID32396532
发布时间2020-08-03
DOI10.1172/JCI134930

实验完整度

高

包含体外细胞功能实验、体内异种移植模型、患者样本分析及机制验证,涵盖转录调控、磷酸化、信号通路及药理学抑制等。

主要模型

人食管鳞状细胞癌细胞系TE10、ECA109、EC9706、TE11 NOD/SCID小鼠异种移植模型 BALB/c裸鼠患者来源异种移植模型(PDX)

重点核对

RSK4表达水平与ESCC患者放射治疗抵抗及预后相关 RSK4对CSC特性和放射敏感性的影响(体外/体内) ΔNp63α对RSK4的转录调控 RSK4对GSK-3β Ser9的直接磷酸化 RSK4通过GSK-3β/β-catenin通路促进CSC特性和放射抵抗

摘要

食管鳞状细胞癌(ESCC)是最具侵袭性的癌症之一,对目前的治疗高度抵抗。ESCC含有一群具有癌症干细胞样(CSC)特性的细胞,这些细胞导致治疗抵抗,包括放射抵抗性,但ESCC CSC中的分子机制目前尚不清楚。在此,我们报道核糖体S6蛋白激酶4(RSK4)在ESCC中促进CSC特性和放射抵抗性方面发挥关键作用。RSK4在ESCC CSC中高表达,并与ESCC患者的放射抵抗性和不良生存相关。RSK4被发现是ΔNp63α(p63的主要亚型,在ESCC中经常扩增)的直接下游转录靶点。RSK4通过直接磷酸化GSK-3β的Ser9来激活β-catenin信号通路。在裸鼠和患者来源的异种移植模型中,RSK4的药理学抑制有效降低了CSC特性并提高了放射敏感性。总的来说,我们的结果强烈表明ΔNp63α/RSK4/GSK-3β轴在驱动ESCC的CSC特性和放射抵抗性中起关键作用,表明RSK4是ESCC治疗的一个有前景的治疗靶点。

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
RSK4在食管鳞状细胞癌的癌症干细胞特性和放射抵抗性中的作用及其分子机制。
核心机制
ΔNp63α直接转录上调RSK4,RSK4直接磷酸化GSK-3β Ser9,抑制GSK-3β活性,导致β-catenin稳定和核转位,激活Wnt/β-catenin信号通路,从而促进CSC特性和放射抵抗性。
主要证据
通过过表达/敲低实验、体外磷酸化实验、报告基因、ChIP、PDX模型等证明RSK4的功能和机制,以及BI-D1870抑制RSK4增强放射敏感性。
研究意义
表明RSK4是ESCC治疗的有前景的靶点,RSK4抑制剂与放疗联合可能提高疗效。

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

临床样本分析

评估RSK4在ESCC中的表达及其与临床病理特征和预后的关系。

通过组织芯片、免疫组化、Western blot和实时PCR检测ESCC及正常组织中RSK4表达,并进行生存分析。

2

细胞功能实验

验证RSK4对ESCC细胞CSC特性和放射敏感性的影响。

在ECA109和TE10细胞中过表达或敲低RSK4,检测球形成能力、ALDH活性、CD90+细胞比例、CSC标志物表达、克隆形成存活、凋亡、DNA损伤检查点及修复相关蛋白。

3

转录调控机制

阐明RSK4上游转录调控机制。

通过转录因子预测、RNA-seq、荧光素酶报告基因和ChIP实验验证ΔNp63α与RPS6KA6启动子结合并激活转录。

4

信号通路机制

揭示RSK4下游信号通路及其在CSC特性和放射抵抗中的作用。

通过激酶活性测定、GST-pulldown、co-IP、Western blot等检测RSK4对GSK-3β的磷酸化和β-catenin稳定性的影响,以及Wnt/β-catenin通路抑制剂的效应。

5

体内模型验证

评估RSK4抑制在体内对肿瘤生长和放射敏感性的影响。

在裸鼠和PDX模型中,单独或联合BI-D1870和放疗,测量肿瘤体积和重量,并通过IHC评估增殖和凋亡标志物。

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
DMEM培养基Thermo Fisher Scientific--
胎牛血清Gibco, Thermo Fisher Scientific--
BI-D1870Selleckchem Inc.--
AR-A014418Selleckchem Inc.--
iCRT3Selleckchem Inc.--
MG-132Selleckchem Inc.--
EnVision检测系统Dako--
His-GSK-3β野生型蛋白Sino Biological10044-H07B
RPS6多肽Abcamab204879
银染试剂盒CW BiotechCW2012

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
细胞系来源、培养条件(DMEM+10%FBS,37°C,5%CO2)
阅读提示:Methods: Cell culture, reagents, and irradiation
放射处理
照射剂量(0,3,6,10Gy)和时间
阅读提示:Methods: Cell culture, reagents, and irradiation; Figure legends
药物处理
BI-D1870浓度(5,10μM)及处理时间
阅读提示:Methods: Cell culture, reagents, and irradiation; Figures 8,9
患者队列
样本量、临床分期、治疗方式、RSK4表达分组
阅读提示:Results: RSK4 is highly expressed...; Figure legends
体内模型
动物品系、BI-D1870剂量(50mg/kg/day)、放疗方案(5Gy×2次)
阅读提示:Methods: PDX tumors and drug sensitivity assay; Figures 9,10