甲状腺乳头状癌的多组学分析鉴定出BAIAP2L1-BRAF融合,并确定TRIM25、PDE5A和PKCδ对肿瘤发生是必需的

Multiomic analysis of papillary thyroid cancers identifies BAIAP2L1-BRAF fusion and requirement of TRIM25, PDE5A and PKCδ for tumorigenesis

作者信息Emilie Renaud, Kristina Riegel, Rossana Romero, Kushal Suryamohan, Ute Distler, Stefan Tenzer, Arno Schad, Thomas J Musholt, Krishnaraj Rajalingam
PMID36217175
发布时间2022-10-10
DOI10.1186/s12943-022-01665-y

实验完整度

包含患者样本多组学分析、细胞功能实验、3D球体模型及药物和shRNA抑制实验等多层级验证,并进行了机制研究。

主要模型

Nthy-ori 3-1细胞 3D球体模型 患者肿瘤及转移组织

重点核对

患者队列中TRIM25和PKCδ在肿瘤和转移灶中的高表达 BAIAP2L1-BRAF融合的激酶活性依赖性转化 TRIM25、PDE5A和PKCδ的抑制对细胞和球体表型的影响

摘要

背景:甲状腺乳头状癌(PTC)是最常见的甲状腺癌类型之一,手术后治愈率超过90%。然而,侵袭性形式仍可能出现,个体化治疗策略的需求日益增加。方法:我们对不携带BRAF或RAS突变的PTC患者肿瘤样本进行了整合的基因组和蛋白质组学分析。我们验证了分析结果,并通过生化和细胞生物学实验对已识别的基因重排进行了深入的分子分析。最后,我们使用3D球体模型、功能缺失研究和化学抑制剂来靶向迄今上调的因子。数据使用适当的统计检验进行分析,统计检验在图例部分提及。结果:在一名患有甲状腺炎的23岁患者中,我们鉴定出一种导致BAIAP2L1-BRAF融合的新型重排,该融合以激酶和CC结构域依赖性方式转化永生化人甲状腺细胞。此外,对相同患者样本的定量蛋白质组学分析显示,包括泛素E3连接酶TRIM25、PDE5A和PKCδ在内的多种蛋白质上调。进一步,在PTC患者队列中,我们观察到与匹配的正常组织相比,肿瘤和转移灶中TRIM25和PKCδ的表达更高。用小分子或RNA干扰抑制TRIM25、PDE5A和PKCδ不仅影响BAIAP2L1-BRAF转化细胞的活力和增殖,还影响相应3D球体培养物的活力、生长和侵袭。结论:除了揭示PTC中一种新的致癌BRAF融合外,我们的数据可能为人PTC的治疗靶向开辟新的途径。

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
PTC中除BRAF V600E和RAS突变外,哪些分子改变驱动肿瘤发生,以及是否存在可靶向的新靶点?
核心机制
BAIAP2L1-BRAF融合通过其激酶活性和卷曲螺旋结构域激活MEK/ERK通路,从而驱动细胞转化;TRIM25、PDE5A和PKCδ的上调对肿瘤发生至关重要。
主要证据
RNA-seq和蛋白质组学鉴定了BAIAP2L1-BRAF融合及TRIM25、PDE5A和PKCδ等上调蛋白;细胞和3D球体实验证实融合蛋白的转化能力,且抑制这些因子可阻断表型。
研究意义
该研究揭示了一种新的致癌BRAF融合,并确定了潜在的治疗靶点,为PTC的个体化治疗提供了新途径。

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

患者样本收集与多组学分析

鉴定PTC中与BRAF/RAS突变无关的分子改变

收集22例PTC患者样本,对4例无BRAF/RAS突变的患者进行RNA-seq和定量蛋白质组学分析,并进行整合分析。

2

融合基因鉴定与验证

确认BAIAP2L1-BRAF融合的存在及其表达

通过RT-PCR和qPCR验证BAIAP2L1-BRAF融合,并检测其在肿瘤和正常组织中的表达。

3

BAIAP2L1-BRAF功能研究

评估BAIAP2L1-BRAF的转化能力和机制

在Nthy-ori 3-1细胞中过表达野生型或突变体融合蛋白,进行软琼脂集落形成、3D MTT、球体形成和侵袭实验,并检测MAPK通路激活。

4

靶向抑制实验

验证TRIM25、PDE5A和PKCδ作为治疗靶点的潜力

使用shRNA敲低TRIM25或PKCδ,或使用抑制剂(PLX8394、trametinib、VTX27、tadalafil)处理BAIAP2L1-BRAF转化的细胞或球体,检测集落形成、球体活力和侵袭。

5

CCDC6-RET融合的验证

检验靶向TRIM25、PDE5A和PKCδ的抑制在RET融合阳性细胞中的效果

在表达CCDC6-RET的Nthy-ori 3-1细胞中使用抑制剂处理,评估集落形成和活力。

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
AllPrep DNA/RNA/蛋白小提试剂盒Qiagen80004
TruSeq RNA样本制备试剂盒v2IlluminaRS-122-2001
Agilent SureSelect人全外显子组试剂盒AgilentG3370L
RevertAid第一链cDNA合成试剂盒Thermo Fisher ScientificK1621
Q5高保真DNA聚合酶New England BiolabsM0491L
SYBR GreenThermo Fisher ScientificA25780
StepOnePlus™实时荧光定量PCR系统Thermo Fisher Scientific4376600
DAKO-EnVision FLEX试剂盒Dako--
RPMI-1640培养基----
DMEM培养基----
聚乙烯亚胺(PEI 25000)Sigma-Aldrich--
Pierce 660nm蛋白测定试剂Thermo Fisher Scientific22660
RIPA裂解液----
U型96孔板Thermo Fisher Scientific174925
CellTiter-Glo® 3D细胞活力检测试剂盒PromegaG9682
基质胶Corning356231
μ-玻片血管生成腔Ibidi81506
Leica TCS SP8共聚焦显微镜Leica--
Leica TCS SP8 DIVE多光子显微镜Leica--
Hoechst染料InvitrogenH3570
罗丹明标记的鬼笔环肽InvitrogenR415
ANTI-FLAG® M2亲和凝胶Sigma-AldrichA2220-5ML
蛋白A/G琼脂糖珠Roche11134515001/11243233001
去磷酸化髓鞘碱性蛋白Merck13-110
无活性MEK1 K97ASignalChemM02-16H
ATPEnzoBML-EW9805-0100
硝酸纤维素膜GE Healthcare10600001
牛血清白蛋白Sigma-AldrichA7906
Immobilon Western化学发光HRP底物MilliporeWBKLS0500
Biorad ChemiDoc™ Touch成像系统Biorad--
维莫非尼----
曲美替尼----
PLX8394----
普纳替尼----
Nano-Glo®活细胞检测试剂盒PromegaN2012
抗甲状腺球蛋白抗体DakoM0781
抗磷酸化酪氨酸(P-Tyr-1000) MultiMab™抗体CST8954S
抗髓鞘碱性蛋白抗体CST13344
抗V5抗体Thermo Fisher ScientificR960-25
抗FLAG® M2-过氧化物酶抗体Sigma-AldrichA8592
抗磷酸化RET (Y905)抗体CST3221S
抗RET (C31B4)抗体CST3223S
抗磷酸化MEK1/2抗体CST9154
抗MEK1抗体CST2352
抗磷酸化p44/42 MAPK (Thr202/Tyr204) (ERK1/2)抗体CST9101L
抗p44/42 MAPK (ERK1/2)抗体CST9102
抗肌动蛋白抗体abcamab49900
抗PKCδ抗体CST2058S
抗TRIM25抗体BD Biosciences610570
IQGAP1抗体Proteintech22167-1-AP
抗GAPDH抗体GeneTexGTX627408
琼脂糖----
细胞增殖检测试剂盒IRoche11465007001
二硫代双马来酰亚胺乙烷Thermo Fisher Scientific22335
二硫苏糖醇----
胰蛋白酶(Trypsin Gold)Promega--
Synapt G2-S HDMS质谱仪Waters Corporation--
nanoAcquity超高效液相色谱系统Waters Corporation--
HSS-T3 C18 1.8 μm, 75 μm × 250 mm反相色谱柱Waters Corporation--
他达拉非----
VTX27----
贝尔瓦非尼----
嘌呤霉素----
博来霉素----
聚凝胺----

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
患者样本收集
患者队列特征、样本类型(肿瘤、正常、转移)
阅读提示:Methods: Patient sample acquisition; Results: 患者#14, #15, #17, #21的临床参数
细胞培养和转化
Nthy-ori 3-1细胞培养条件、转染和稳定细胞系建立
阅读提示:Methods: Cell culture
球体形成和侵袭
细胞数、胶原浓度、培养时间、基质胶处理
阅读提示:Methods: Generation of 3D spheroids, Spheroid invasion assay
功能实验
软琼脂集落形成实验、3D MTT实验的条件和读数
阅读提示:Methods: Soft agar colony formation assay and 3D-MTT
抑制剂处理
药物浓度、处理时间
阅读提示:Methods: Western blot (vemurafenib, PLX8394, trametinib, ponatinib处理); Results: 图2和补充图