Foxq1通过EGFR信号通路诱导血管生成拟态促进鼻咽癌转移

Foxq1 promotes metastasis of nasopharyngeal carcinoma by inducing vasculogenic mimicry via the EGFR signaling pathway.

作者信息Yunfan Luo, Jie Wang, Fan Wang, Xiong Liu, Juan Lu, Xiaoxiao Yu, Xuemin Ma, Xiaohong Peng, Xiangping Li
PMID33875643
发布时间2021-04-19
DOI10.1038/s41419-021-03674-z

实验完整度

证据层级包括临床样本(114例NPC组织,免疫组化及CD31-PAS双染)、体外细胞实验(3D培养VM形成、qRT-PCR、Western blot、免疫荧光)、机制实验(双荧光素酶报告基因、CHIP-PCR)及体内实验(皮下移植瘤模型、尾静脉转移模型、药物敏感性实验)。

主要模型

鼻咽癌临床组织样本 鼻咽癌细胞系(5-8F、6-10B、CNE1、CNE2、C666-1) BALB/c裸鼠皮下移植瘤模型 BALB/c裸鼠尾静脉肺转移模型

重点核对

VM阳性判定标准:CD31阴性且PAS阳性 Foxq1过表达或敲低细胞系的构建及验证 Erlotinib处理浓度20μM及处理时间24小时 动物模型中Erlotinib给药剂量(i.g., 50 mg/kg)及Nimotuzumab给药剂量(i.v., 20 mg/kg) 体内实验中每组动物数量(n=6)

摘要

在鼻咽癌(NPC)中,肿瘤转移和复发的治疗具有挑战性,且临床疗效不佳。血管生成拟态(VM)是一种恶性肿瘤的新型血液供应模式,与肿瘤的远处转移密切相关。我们先前的研究表明,miR-124可靶向Foxq1抑制鼻咽癌转移。Foxq1是否通过血管生成拟态影响转移值得考虑。在本研究中,我们显示在114例鼻咽癌患者样本中,VM形成与Foxq1和EGFR的表达以及TNM分期呈正相关。同时,我们发现VM阳性的鼻咽癌患者预后不良。此外,通过体外和体内方法,我们证实Foxq1通过促进VM形成对鼻咽癌转移有显著影响,而EGFR抑制剂(尼妥珠单抗或厄洛替尼)可有效抑制这种作用。同时,在鼻咽癌抑制中发现了抗EGFR和抗VEGF药物的协同作用。机制上,荧光素酶报告基因和CHIP实验表明,Foxq1直接结合EGFR启动子区域并调节EGFR转录。总之,我们的结果表明Foxq1受miR-124调控,并通过EGFR信号通路诱导VM促进鼻咽癌转移。总体而言,这些结果为鼻咽癌抗VM治疗提供了新的理论支持和新的靶点选择。

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
Foxq1是否通过调控血管生成拟态形成来促进鼻咽癌转移,以及其具体分子机制是什么?
核心机制
Foxq1作为转录因子直接结合EGFR启动子区域的m1和m2位点,上调EGFR转录,激活EGFR信号通路,进而上调VM相关基因(如MMP2、MMP9、VE-cadherin)的表达,促进血管生成拟态形成和肿瘤转移。
主要证据
在114例鼻咽癌组织中发现VM与Foxq1和EGFR表达正相关;体外3D培养显示Foxq1促进VM形成,EGFR抑制剂Erlotinib可逆转;双荧光素酶报告基因和CHIP实验证实Foxq1直接结合EGFR启动子;体内实验证实Foxq1促进肿瘤生长和转移,EGFR抑制剂可抑制这些效应。
研究意义
揭示了miR-124/Foxq1/EGFR轴通过调控VM形成促进鼻咽癌进展的新机制,为鼻咽癌抗VM治疗提供了新的理论依据和治疗靶点,并提示抗EGFR和抗VEGF联合治疗可能提高疗效。

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

临床样本相关性分析

探究在鼻咽癌组织中Foxq1表达、VM形成与临床病理特征及预后的关系。

对114例鼻咽癌组织和40例鼻咽炎组织进行免疫组化染色检测Foxq1和EGFR表达,CD31-PAS双染检测VM结构,并进行统计学分析。

2

细胞系VM形成能力验证

评估不同鼻咽癌细胞系在3D培养条件下形成血管样结构的能力。

将不同分化程度的鼻咽癌细胞系(5-8F、6-10B、CNE1、CNE2、C666-1)接种于Matrigel上进行3D培养,观察并统计管状结构形成的数量。

3

Foxq1功能体外实验

验证Foxq1表达水平对鼻咽癌细胞VM形成能力的影响。

构建Foxq1敲低和过表达的稳定转染细胞系,通过3D培养检测VM形成能力,并通过qRT-PCR和Western blot验证Foxq1表达变化。

4

Foxq1调控EGFR及下游通路验证

探讨Foxq1是否通过调控EGFR及其下游信号通路影响VM形成。

在Foxq1表达异常的细胞中检测EGFR、AKT、p-AKT、BCL-2、MMP2、MMP9、VE-cadherin的表达水平;使用EGFR抑制剂Erlotinib处理,观察对Foxq1诱导的VM形成的抑制作用。

5

Foxq1直接结合EGFR启动子的机制验证

证实Foxq1能否作为转录因子直接结合EGFR启动子并调控其转录。

利用UCSC和JASPAR数据库预测Foxq1结合位点,构建EGFR全长和突变启动子荧光素酶报告基因载体,共转染293T细胞检测荧光素酶活性;通过CHIP-PCR验证Foxq1与EGFR启动子的结合。

6

体内肿瘤生长和转移实验

在体内验证Foxq1对鼻咽癌生长、VM形成及转移的影响。

将Foxq1过表达或对照5-8F细胞皮下注射或尾静脉注射BALB/c裸鼠,监测肿瘤生长、VM形成、EGFR表达及肺转移结节。

7

EGFR抑制剂体内药效实验

评估EGFR抑制剂(Erlotinib、Nimotuzumab)在体内对Foxq1诱导的VM形成、肿瘤生长和转移的抑制作用。

将Foxq1过表达5-8F细胞接种于裸鼠后,分别给予Erlotinib、Nimotuzumab或生理盐水处理,观察肿瘤生长、VM形成和肺转移情况。

8

抗EGFR联合抗VEGF治疗实验

探究抗EGFR药物与抗VEGF药物联合使用对鼻咽癌的协同抗肿瘤作用。

在Foxq1过表达5-8F细胞皮下移植瘤模型中,分别用Sunitinib单药或Sunitinib联合Erlotinib或Nimotuzumab治疗,检测肿瘤生长、EDV、VM等指标。

9

miR-124/Foxq1/EGFR轴验证

验证miR-124对VM形成的抑制作用是否通过Foxq1和EGFR信号通路介导。

在miR-124过表达5-8F细胞中同时过表达Foxq1,进行功能恢复实验,并检测VM形成及相关基因表达;同时检测miR-124对Foxq1及EGFR通路下游基因的影响。

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
抗Foxq1抗体 (PA5-40772)InvitrogenPA5-40772
抗CD31抗体 (ab134168)Abcamab134168
抗EGFR抗体 (ZM-0093)ZsbioZM-0093
DAB显色系统 (ZLI-9017)ZsbioZLI-9017
PAS染色试剂盒 (G1281)SolarbioG1281
抗CD31抗体 (ab28364)Abcamab28364
RPMI-1640培养基 (PM15101)Thermo Fisher ScientificPM15101
胎牛血清 (10270-106)Thermo Fisher Scientific10270-106
链霉素 (15140-122)Thermo Fisher Scientific15140-122
青霉素 (15140-122)Thermo Fisher Scientific15140-122
RNAiso Plus (R401-01)VazymeR401-01
HiScipt III逆转录预混液(含gDNA去除) (R323-01)VazymeR323-01
ChamQ SYBR qPCR预混液(低ROX) (Q331-02)VazymeQ331-02
ABI QuantStudio5实时荧光定量PCR系统Thermo Fisher Scientific--
RIPA裂解液 (P0013B)BeyotimeP0013B
蛋白酶抑制剂混合物 (HY-K0010)MCEHY-K0010
SDS上样缓冲液 (FD006)FdbioFD006
抗EGFR抗体 (AF6043)AffinityAF6043
抗磷酸化EGFR抗体 (AF3047)AffinityAF3047
抗MMP2抗体 (AF0577)AffinityAF0577
抗MMP9抗体 (AF5228)AffinityAF5228
抗VE-钙黏蛋白抗体 (AF6265)AffinityAF6265
抗AKT抗体 (bsm-33282M)Biossbsm-33282M
抗磷酸化AKT抗体 (bs-0876R)Biossbs-0876R
抗Foxq1抗体 (PA1-31951)InvitrogenPA1-31951
抗GAPDH抗体 (AC033)AbclonalAC033
增强化学发光试剂 (WBKLS0100)MilliporeWBKLS0100
磷酸酶抑制剂混合物 (HY-K0021)MCEHY-K0021
pCMV3载体 (HG20110-UT)Sino BiologicalHG20110-UT
Lipofectamine 3000转染试剂 (L3000008)Thermo Fisher ScientificL3000008
过表达miR-124或敲低Foxq1的慢病毒Genechem--
双荧光素酶报告基因检测系统 (E1910)PromegaE1910
GloMax-96发光检测仪Promega--
EZ-Magna ChIP™ A/G试剂盒 (17-10086)Millipore17-10086
抗Foxq1抗体 (sc-166266)SantaCruzsc-166266
生长因子减少型Matrigel基质胶 (354230)BD Biosciences354230
倒置显微镜 (IX71)OLYMPUSIX71
Foxq1小鼠单克隆抗体 (H00094234-M05)AbnovaH00094234-M05
Alexa Fluor 555偶联二抗 (A0453)BeyotimeA0453
含DAPI封片剂 (S2110)SolarbioS2110
扫描显微镜 (BX63)OLYMPUSBX63
BALB/c裸鼠Center of Laboratory Animal of Southern Medical University--
厄洛替尼----
尼妥珠单抗----
舒尼替尼----

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
样本量(114例鼻咽癌,40例鼻咽炎)、VM判定标准(CD31阴性/PAS阳性)及与Foxq1、EGFR表达和TNM分期的相关性
阅读提示:Materials and methods - Clinical samples, Results - Foxq1 expression is high in NPC and significantly correlates with VM formation
细胞系VM形成能力
细胞系名称(5-8F, 6-10B, CNE1, CNE2, C666-1)、3D培养方法、Matrigel用量和细胞密度
阅读提示:Materials and methods - Three-dimensional culture, Results - Foxq1 promotes VM formation in vitro
Foxq1功能实验
Foxq1敲低和过表达细胞系的构建方法、VM形成检测及Erlotinib处理浓度和时间
阅读提示:Materials and methods - Cell transfection, Three-dimensional culture; Results - Foxq1 promotes VM formation in vitro
EGFR调控机制实验
启动子报告基因载体构建(全长和突变体m1、m2、m3)、293T细胞转染条件、CHIP实验步骤及抗体
阅读提示:Materials and methods - Dual-luciferase assay, CHIP-PCR; Results - Foxq1 is a direct transcriptional regulator of EGFR
体内肿瘤模型
动物品系(BALB/c裸鼠)、细胞接种数量、实验分组、肿瘤测量时间点、处理药物及剂量
阅读提示:Materials and methods - Tumor xenograft model and tumor metastasis assay in vivo; Results - Foxq1 promotes VM formation, and NPC growth and metastasis in vivo
药物联合实验
Sunitinib、Erlotinib、Nimotuzumab的给药方案及剂量,以及肿瘤体积、重量、VM、EDV的检测方法
阅读提示:Materials and methods - Tumor xenograft model and tumor metastasis assay in vivo; Results - Combination with anti-EGFR and anti-VEGF drugs resulted in improved antitumor efficacy