EGFR抑制通过协同抗病毒信号通路在肺癌中触发适应性反应

EGFR inhibition triggers an adaptive response by co-opting antiviral signaling pathways in lung cancer

作者信息Ke Gong, Gao Guo, Nishah Panchani, Matthew E Bender, David E Gerber, John D Minna, Farjana Fattah, Boning Gao, Michael Peyton, Kemp Kernstine, Bipasha Mukherjee, Sandeep Burma, Cheng-Ming Chiang, Shanrong Zhang, Adwait Amod Sathe, Chao Xing, Kathryn H Dao, Dawen Zhao, Esra A Akbay, Amyn A Habib
PMID33269343
发布时间2020-04
DOI10.1038/s43018-020-0048-0

实验完整度

包含体外细胞实验、异种移植模型、PDX模型、免疫活性小鼠模型及患者样本分析,并进行功能验证和机制验证。

主要模型

非小细胞肺癌细胞系(HCC827、A549等) 细胞系来源的异种移植瘤模型(HCC827、A549、PC9) 患者来源的异种移植瘤模型(HCC4190、HCC4087) KRAS G12D基因工程小鼠肺癌模型

重点核对

EGFR抑制后I型干扰素上调情况(qPCR、ELISA) IFNAR1/STAT1/TBK1/IRF3敲低或抑制对EGFR-TKI敏感性的影响 TRIM32介导的TBK1 K63泛素化 体内联合用药(erlotinib+抗IFNAR抗体)对肿瘤生长的影响 患者肿瘤组织中IFN水平与TKI治疗反应的相关性

摘要

EGFR抑制在少数携带EGFR激活突变的非小细胞肺癌(NSCLC)病例中是有效的治疗方法,但在EGFR野生型(EGFRwt)肿瘤中无效。在此,我们证明EGFR抑制在NSCLC中触发抗病毒防御途径。抑制突变型EGFR通过RIG-I-TBK1-IRF3途径上调I型干扰素(IFN-I)。泛素连接酶TRIM32在EGFR抑制时与TBK1结合,是K63连接泛素化和TBK1激活所必需的。抑制EGFRwt通过NF-κB依赖途径上调干扰素。在异种移植和免疫活性小鼠模型中,抑制IFN信号增强了EGFR突变NSCLC对EGFR-TKI的敏感性,并使EGFRwt/KRAS突变NSCLC对EGFR抑制敏感。此外,IFN-I表达降低的NSCLC肿瘤对EGFR TKI治疗反应更好。我们提出IFN-I信号是NSCLC中EGFR-TKI敏感性的主要决定因素,EGFR TKI联合IFN中和抗体可能对大多数NSCLC患者有用。

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
EGFR抑制在NSCLC中触发的适应性反应机制及其对EGFR-TKI敏感性的影响。
核心机制
EGFR抑制通过RIG-I-TRIM32-TBK1-IRF3轴(EGFR突变型)或NF-κB途径(EGFR野生型)上调I型干扰素,激活STAT1信号介导促生存效应。
主要证据
多细胞系、异种移植、PDX及免疫活性小鼠模型显示抑制I型干扰素信号可增强EGFR-TKI敏感性;患者样本及TCGA数据分析表明IFN高表达与不良预后相关。
研究意义
I型干扰素信号是EGFR-TKI敏感性的主要决定因素,联合EGFR TKI与IFN中和抗体可能有效治疗NSCLC,并可能克服或延迟耐药。

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

转录组分析

鉴定EGFR抑制后的早期适应性信号通路

对A549细胞进行RNA测序,分析差异表达基因和通路富集

2

IFN上调验证

验证EGFR抑制后I型干扰素的表达变化

通过qPCR和ELISA检测多株NSCLC细胞系及动物肿瘤中IFNα1和IFNβ1的表达

3

IFN信号抑制的体外功能验证

验证抑制I型干扰素信号对EGFR-TKI敏感性的影响

使用siRNA敲低IFNAR1、STAT1,或使用anifrolumab阻断IFNAR,进行细胞活力检测

4

机制解析

阐明EGFR抑制后IFN上调的分子机制

通过Western blot、免疫共沉淀、质谱等方法检测TBK1/IRF3激活、TRIM32结合及K63泛素化

5

体内疗效验证

评估联合抑制EGFR和IFN信号在动物模型中的抗肿瘤效果

在异种移植、PDX和免疫活性小鼠模型中,比较单药和联合治疗的肿瘤生长

6

临床相关性分析

验证患者肿瘤中I型干扰素水平与EGFR TKI治疗反应的关系

检测NSCLC患者FFPE组织中IFNA1和IFNB1 mRNA,分析其与总生存期的关系

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----
DMEM培养基----
胎牛血清----
厄洛替尼Cayman Chemical(体外);LC Laboratories(动物)--
阿法替尼Cayman Chemical--
阿尼鲁单抗Creative-BiolabsTAB-722
BX795Cayman Chemical--
BMS-345541MilliporeSigma--
依那西普Mckesson Medical Supply--
重组人IFNα1Genscriptz02866
重组人IFNβ1PeproTech300-02BC
重组人TNFαPeproTech300-01A
小鼠抗小鼠IFNAR1抗体BioxcellBE0241
EGFR抗体EMD Millipore06-847
p-EGFR抗体Cell Signaling Technology2236
p-TBK1抗体Cell Signaling Technology5483
TBK1抗体Cell Signaling Technology3504
IKKε抗体Cell Signaling Technology2905
IRF3抗体Cell Signaling Technology11904
K63泛素抗体Cell Signaling Technology12930
RIG-I抗体Cell Signaling Technology3743
STAT1抗体Cell Signaling Technology9172
p-STAT1抗体Cell Signaling Technology9167
AhR抗体Cell Signaling Technology83200
LAMIN A/C抗体Cell Signaling Technology4777
STING抗体Cell Signaling Technology3337
p-STING抗体Cell Signaling Technology19781
PD1抗体Cell Signaling Technology86163
PD-L1抗体Cell Signaling Technology13684
PD-L2抗体Cell Signaling Technology82723
IκBα抗体Cell Signaling Technology4814
IFNAR1抗体Santa Cruz Biotechnologysc-7391
IFNGR1抗体Santa Cruz Biotechnologysc-12755
TNFR1抗体Santa Cruz Biotechnologysc-8346
β-Actin抗体Santa Cruz Biotechnologysc-47778
TRIM32抗体R&DMab6515
p-IRF3抗体Abcamab76493
抗AhR抗体Santa Cruz Biotechnologysc-101104
Alexa555偶联二抗Cell Signaling4413
AlamarBlue细胞活力检测试剂ThermoFisher--
双荧光素酶报告基因检测系统Promega--
TRIzol试剂Fisher Scientific--
高容量cDNA逆转录试剂盒Applied Biosystems--
SYBR Green预混液Applied Biosystems--
人IFNα ELISA试剂盒PBL Assay Science41100
人IFNβ ELISA试剂盒PBL Assay Science41440
Pierce蛋白浓缩管Thermo-Fisher--
Pierce BCA蛋白定量试剂盒Fisher Scientific--
RIG-I siRNASanta Cruz Biotechnologysc-61480
TRIM32 siRNASanta Cruz Biotechnologysc-61714
TBK1 siRNASanta Cruz Biotechnologysc-39058
IRF3 siRNASanta Cruz Biotechnologysc-35710
IFNAR1 siRNASanta Cruz Biotechnologysc-35637
STAT1 siRNASanta Cruz Biotechnologysc-44123
IFNGR1 siRNASanta Cruz Biotechnologysc-29357
TNFR1 siRNASanta Cruz Biotechnologysc-29507
STING siRNASanta Cruz Biotechnologysc-92042
对照siRNASanta Cruz Biotechnologysc-37007
shTBK1慢病毒颗粒Santa Cruz Biotechnologysc-39058-V
shIRF3慢病毒颗粒Santa Cruz Biotechnologysc-35710-V
shIFNAR1慢病毒颗粒Santa Cruz Biotechnologysc-35637-V
对照shRNA慢病毒颗粒Santa Cruz Biotechnologysc-108080
GFP腺病毒Vector Biolabs1060
IκBα显性负突变腺病毒Vector Biolabs1028
Lipofectamine 2000转染试剂----
TruSeq链特异性总RNA LT样品制备试剂盒Illumina--
Agilent 2100生物分析仪Agilent--
Qubit荧光计----
Ampure XP磁珠----
Illumina NextSeq 500/550测序系统Illumina--
Orbitrap Fusion Lumos质谱仪Thermo Electron--
Ultimate 3000 RSLC-Nano液相色谱系统Dionex--
EasySpray色谱柱Thermo--
Oasis HLB微洗脱板Waters--
裸鼠Charles River Laboratories088
NOD SCID小鼠Charles River Laboratories394
LSL-Kras G12D小鼠Jackson Laboratories008179
腺病毒-CMV-CreUniversity of Iowa--
7T小动物MRI扫描仪Bruker--
40mm正交射频线圈ExtendMR LLC--
ImageJ软件----
GraphPad Prism 8软件----

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
细胞培养与处理
细胞系来源及培养条件(培养基、血清浓度)、erlotinib处理浓度和时长、siRNA转染条件、药物组合方案
阅读提示:Methods: Cell lines, Cell viability assay, Figure legends 1-7
IFN检测
qPCR引物序列、ELISA试剂盒、检测样本类型(上清或裂解液)
阅读提示:Methods: Real-time PCR, ELISA
蛋白检测
抗体货号、稀释比例、蛋白提取方法、免疫沉淀条件
阅读提示:Methods: Western blot, antibodies, plasmids and reagents; Figure legends 2-5
RNA干扰与稳定敲低
siRNA和shRNA靶点序列、转染/感染方法、筛选药物浓度(如嘌呤霉素)
阅读提示:Methods: RNAi, Lentiviruses
体内实验
小鼠品系、周龄、性别、细胞接种数量、给药途径、剂量、频率、肿瘤测量方法
阅读提示:Methods: Animal Experiments; Figure legends 3, 7
临床样本分析
患者纳入标准(EGFR突变类型、分期)、FFPE组织来源、RNA提取方法、qPCR参考基因
阅读提示:Methods: Patient Data; Figure legend 8