癌胚双特异性磷酸酶9通过ERK1/2-PPARG-SCD轴介导的脂质代谢驱动肝细胞癌的干样特性

Oncofetal dual‑specificity phosphatase 9 drives stem-like properties through ERK1/2-PPARG-SCD axis-mediated lipid metabolism in hepatocellular carcinoma.

作者信息Wang Peng, Hai Huang, Yuchong Zhao, Qiaodan Zhou, Mengdie Cao, Luyao Liu, Jingwen Liang, Haochen Cui, Shiru Chen, Wei Chen, Si Xiong, Bin Cheng, Shuya Bai
PMID41383134
发布时间2025-12
DOI10.1002/ctm2.70550

实验完整度

包含多组学分析、临床样本验证、体外功能实验(球体形成、增殖、迁移、侵袭、耐药)、体内致瘤实验及机制研究(Co-IP、ChIP、药理学抑制)等多个独立证据层级。

主要模型

HCC细胞系(MHCC-97H、SNU-398等) HCC患者组织样本和TMA BALB/c裸鼠皮下移植瘤模型 小鼠胎肝组织

重点核对

DUSP9表达水平在MHCC-97H高表达、SNU-398低表达细胞系中的选择依据。 DUSP9过表达和敲低细胞系的构建及效率验证(qRT-PCR、Western blot)。 体内有限稀释致瘤实验中细胞接种浓度(5×10^5、5×10^4、5×10^3)及每组小鼠数量(n=4)。 索拉非尼耐药实验中的药物浓度梯度(0、5、10、15、20 μM)和处理时间(24 h)。 ERK1/2抑制剂SCH772984(HY-50846)和蛋白酶体抑制剂MG132(HY-13259)的处理浓度和时间。

摘要

背景:癌胚重编程——恶性肿瘤细胞中胎儿样基因程序的重新激活——已被认为与肝细胞癌(HCC)的进展和干性有关,但其蛋白质景观及其与肿瘤干性的联系仍未完全明确。方法:我们整合了多组学数据集,推导出一个基于癌胚重编程的预后特征(oncoScore),并在多个独立的HCC队列中进行了验证。候选癌胚蛋白在小鼠胎肝和HCC组织微阵列中得到验证。通过功能获得和功能丧失研究,包括球体形成和集落形成、增殖、迁移和侵袭测定、索拉非尼耐药性测试以及有限稀释致瘤性测定,对双特异性磷酸酶9(DUSP9)进行了功能表征。机制研究采用了油红O染色、免疫共沉淀、染色质免疫沉淀、药理学抑制和遗传拯救实验。结果:oncoScore在多个独立的HCC队列中显示出强大的预后价值。DUSP9被确定为干性的关键调节因子,促进自我更新和侵袭性表型,增强球体和集落形成、增殖、迁移、侵袭、索拉非尼耐药性和致瘤性。机制上,DUSP9通过ERK1/2-过氧化物酶体增殖物激活受体γ(PPARG)信号轴上调硬脂酰辅酶A去饱和酶(SCD)来驱动脂质代谢。结论:我们的结果确立了oncoScore作为HCC可靠预后标志物的地位,并确定了一个将脂质代谢与干性联系起来的DUSP9-ERK1/2-PPARG-SCD通路。靶向癌胚蛋白DUSP9可能为侵袭性、干性驱动的HCC提供一种治疗途径。

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
肝细胞癌中癌胚重编程的蛋白质景观如何,其与肿瘤干性的联系及关键调控机制是什么?
核心机制
DUSP9通过去磷酸化抑制ERK1/2活性,从而稳定PPARG蛋白并促进其核转位,进而转录激活SCD表达,最终通过脂质代谢重塑支持HCC干性。
主要证据
多组学分析识别DUSP9为癌胚蛋白;体外功能实验(球体形成、集落形成、增殖、迁移、侵袭、耐药)和体内有限稀释致瘤实验证实其促进干性;Co-IP、ChIP、Western blot和药理抑制实验支持ERK1/2-PPARG-SCD机制轴。
研究意义
本研究确立了DUSP9-ERK1/2-PPARG-SCD轴作为连接脂质代谢与HCC干性的关键通路,并提示靶向DUSP9或该轴可能为侵袭性HCC提供新的治疗策略。

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

构建并验证癌胚重编程预后签名oncoScore

识别具有癌胚表达特征的基因并构建能预测HCC患者预后的签名,验证其可信度。

整合GEO、CPTAC、HCCDB等多个公共数据集,通过差异表达分析鉴定23个癌胚基因,利用Cox回归构建oncoScore,并在多个独立HCC队列中验证其预后价值。

2

鉴定DUSP9为关键癌胚蛋白

在候选癌胚基因中筛选与干性和去分化最相关的关键调控因子。

通过多组学整合(HCC类器官、CytoTRACE去分化基因、23个癌胚基因)获得5个候选基因,并在小鼠胎肝、Hepa1-6细胞和多种HCC数据集及临床样本中验证DUSP9的癌胚表达模式和预后相关性。

3

体外功能实验验证DUSP9促进HCC干性

明确DUSP9对HCC细胞自我更新、增殖、迁移、侵袭和耐药等干性表型的影响。

在SNU-398和MHCC-97H细胞中分别过表达和敲低DUSP9,通过球体形成、集落形成、EdU增殖、CCK8增殖、Transwell迁移/侵袭、索拉非尼耐药等实验评估功能表型。

4

体内实验验证DUSP9促进肿瘤发生和干性

在体内验证DUSP9对肿瘤起始能力和生长的影响。

采用有限稀释致瘤实验,将不同浓度的DUSP9过表达或敲低的HCC细胞皮下注射入BALB/c裸鼠,监测肿瘤发生率和生长曲线,并通过ALDH活性评估干性。

5

机制探索:DUSP9调节脂质代谢

探索DUSP9促进干性的分子机制,特别是其与脂质代谢的关系。

通过转录组富集分析、甘油三酯定量、油红O染色、FAO活性测定等,评估DUSP9对脂质代谢的影响,并鉴定下游关键酶SCD。

6

机制验证:DUSP9-SCD轴对干性的功能必要性

验证SCD介导的脂质代谢是否是DUSP9促进干性的关键下游机制。

在DUSP9过表达或敲低的细胞中同时敲低或过表达SCD,进行Western blot、球体形成、集落形成、EdU、耐药、迁移和侵袭实验。

7

上游机制探索:DUSP9通过ERK1/2-PPARG轴调控SCD

阐明DUSP9上游调控SCD的分子机制,特别是ERK1/2和PPARG的作用。

通过GSEA、Co-IP、ChIP-qPCR、Western blot以及使用ERK1/2抑制剂SCH772984和蛋白酶体抑制剂MG132等实验,验证DUSP9抑制ERK1/2磷酸化,稳定PPARG,进而转录激活SCD。

8

体内机制验证:DUSP9-ERK1/2-PPARG-SCD轴在异种移植瘤中的作用

验证在体内肿瘤微环境中DUSP9-ERK1/2-PPARG-SCD轴是否同样发挥作用。

对DUSP9过表达或敲低的异种移植瘤组织进行Western blot和IHC染色,检测DUSP9、p-ERK1/2、PPARG、SCD及干性标志物(NANOG、OCT4、SOX2)和增殖标志物(Ki67)的表达。

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
SCH772984MedChemExpressHY-50846
MG132MedChemExpressHY-13259
索拉非尼MedChemExpressHY-10201
DMEM培养基----
胎牛血清GIBCO--
表皮生长因子GIBCOPHG0311
碱性成纤维细胞生长因子GIBCOPHG0266
B27添加剂GIBCO17504-044
N2添加剂GIBCO17502-048
甲基纤维素Sigma-AldrichM0262
Trizol试剂Invitrogen--
HiScript III逆转录酶VazymeR302-01
ChamQ通用型SYBR qPCR预混液VazymeQ711-02
α-微管蛋白抗体Proteintech66031-1-Ig
DUSP9抗体Proteintech26718-1-AP
OCT4抗体Proteintech11263-1-AP
NANOG抗体Proteintech14295-1-AP
SOX2抗体ABclonalA11501
SCD抗体Proteintech28678-1-AP
PPARG抗体Proteintech16643-1-AP
H3抗体HuabioEM30605
ERK1/2抗体ABclonalA4782
磷酸化ERK1/2抗体ABclonalAP0974
P38抗体HuabioET1702-65
磷酸化p38抗体HuabioHA722669
JNK1/2/3抗体HuabioET1601-28
磷酸化JNK1/2/3抗体HuabioET1609-42
Protein A/G磁珠MCEHY-K0202
ExactBlot二抗Zenbio#550124
染色质免疫沉淀试剂盒BIOLOGYBOLG2309
抗PPARG抗体Proteintech16643-1-AP
对照IgGProteintech30000-0-AP
ALDH活性测定试剂盒AbbkineKTB3032
脂肪酸氧化活性测定试剂盒ElabscienceE-BC-K784-M
低附着培养板Corning--
聚凝胺----
CCK8试剂----

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
细胞培养和处理
细胞系来源和培养条件:L02、MHCC-97L、MHCC-97H、MHCC-LM3来自中国科学院细胞库;HLE和HLF来自JCRB;SNU-398、HepG2、Huh7、PLC/PRF/5、HEK-293T、Hepa1-6来自ATCC。DMEM+10%FBS,37°C,5%CO2。
阅读提示:Methods 2.3 Cell lines and cell culture
药物处理
ERK1/2抑制剂SCH772984和蛋白酶体抑制剂MG132的处理浓度和时长:文中未明确说明具体浓度,但处理时间为24小时。索拉非尼浓度梯度(0-20 µM)和处理时间(24小时)用于耐药实验。
阅读提示:Methods 2.3 Cell lines and cell culture; Methods 2.9 CCK8 proliferation and sorafenib resistance assay
体外功能实验
球体形成实验:2000细胞/孔,24孔低附着板,培养10-14天,补充培养基条件。集落形成实验:2500细胞/孔,6孔板,10-14天。所有体外实验至少3个生物学重复。
阅读提示:Methods 2.8 Sphere formation assay; Methods 2.10 Long-term colony formation assay; Methods 2.16 Statistical methods
体内致瘤实验
BALB/c裸鼠周龄(4周),性别(雄性),细胞接种浓度(5×10^5、5×10^4、5×10^3),每组小鼠数量(n=4),接种部位(右后肢背部皮下),肿瘤体积测量频率(每72小时),实验周期(约30天)。
阅读提示:Methods 2.11 In vivo limiting dilution tumourigenicity assay
机制研究
Co-IP实验使用NP-40裂解液和Protein A/G磁珠;ChIP实验使用商业试剂盒,PPARG抗体和对照IgG;SCD启动子引物序列已提供。
阅读提示:Methods 2.14 Co-immunoprecipitation (Co-IP) assay; Methods 2.15 Chromatin immunoprecipitation (ChIP)