FTO介导的DSP m6A去甲基化促进生长激素分泌性垂体神经内分泌肿瘤的侵袭性亚型

FTO-mediated DSP m6A demethylation promotes an aggressive subtype of growth hormone-secreting pituitary neuroendocrine tumors

作者信息Yunzhi Zou, Xiaoqiong Bao, Depei Li, Zhen Ye, Rong Xiang, Yuanzhong Yang, Zhe Zhu, Ziming Chen, Lingxing Zeng, Chunling Xue, Hongzhe Zhao, Boyuan Yao, Qilin Zhang, Zeming Yan, Zekun Deng, Jintong Cheng, Guanghao Yue, Wanming Hu, Jixiang Zhao, Ruihong Bai, Zhenhua Zhang, Aiqun Liu, Jialiang Zhang, Zhixiang Zuo, Xiaobing Jiang
PMID39304899
发布时间2024-09
DOI10.1186/s12943-024-02117-5

实验完整度

高

体外细胞模型(GH3和原代细胞)和体内动物模型验证功能,结合m6A-seq和MeRIP-seq,以及类器官和患者样本验证,功能验证和机制验证充分。

主要模型

GH3细胞系 原代培养的人生长激素分泌性垂体神经内分泌肿瘤细胞 BALB/c裸鼠皮下异种移植瘤模型 患者来源的类器官(PDO)

重点核对

SGGH和DGGH分类依据纤维小体(>70%纤维小体模式) FTO敲低和过表达效率验证(qPCR和Western blot) 缺氧条件(1% O2)下细胞凋亡测定 奥曲肽(OCT)和FB23-2处理浓度(OCT 100 nM,FB23-2 4 μM) 动物实验每组5只,注射3×10^6 GH3细胞,OCT 50 μg/kg腹腔注射

摘要

背景:生长激素分泌性垂体神经内分泌肿瘤在病理上可分为致密颗粒型(DGGH)和稀疏颗粒型(SGGH)。SGGH更具侵袭性,预后较差。虽然表观遗传调控在肿瘤发生和发展中至关重要,但N6-甲基腺苷(m6A)在侵袭行为中的作用尚未阐明。方法:我们对8例DGGH和8例SGGH患者的肿瘤样本进行了m6A测序,并辅以一系列检测,包括ELISA、免疫组织化学、免疫印迹和免疫荧光、qPCR、MeRIP、RIP和RNA稳定性实验,旨在描绘m6A对肿瘤行为的影响。我们进一步利用细胞培养、类器官模型和动物研究评估了靶向药物的治疗潜力。结果:我们发现与DGGH相比,SGGH中m6A水平显著降低,且m6A去甲基化酶FTO在SGGH亚型中表达升高。一系列体内和体外实验表明,抑制肿瘤细胞中的FTO可显著降低缺氧耐受性,减弱生长激素分泌,并增强对奥曲肽的敏感性。机制上,FTO介导的m6A去甲基化通过m6A阅读器FMR1使桥粒斑蛋白(DSP) mRNA不稳定,导致桥粒完整性受损,增强肿瘤缺氧耐受性。靶向FTO-DSP-SSTR2轴可抑制生长激素分泌,从而使肿瘤对奥曲肽治疗敏感。结论:我们的研究揭示了FTO在侵袭性生长激素分泌性垂体神经内分泌肿瘤亚型中的关键作用,并提示FTO可能成为难治性/持续性SGGH的新治疗靶点。

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
m6A修饰是否参与调控生长激素分泌性垂体神经内分泌肿瘤的侵袭性行为,并揭示其机制和潜在治疗靶点?
核心机制
FTO介导的DSP mRNA m6A去甲基化通过m6A阅读器FMR1降低DSP mRNA稳定性,导致桥粒完整性受损,增强肿瘤缺氧耐受性,降低SSTR2表达,促进生长激素分泌和奥曲肽抵抗。
主要证据
基于MeRIP-seq和ELISA发现SGGH中m6A水平降低且FTO上调;FTO敲低可通过稳定DSP mRNA(MeRIP-qPCR和RNA稳定性实验)恢复桥粒相关基因表达,在缺氧条件下诱导凋亡,上调SSTR2并抑制GH分泌,联合FB23-2增强奥曲肽敏感性;体内实验证实FTO敲低增强奥曲肽对肿瘤的抑制作用。
研究意义
FTO可能成为难治性/持续性SGGH的新治疗靶点,桥粒相关基因可能作为分类生长激素分泌性垂体神经内分泌肿瘤的新标记。

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

m6A修饰谱分析

比较SGGH和DGGH的m6A修饰差异,寻找关键调节因子

对8例SGGH和8例DGGH样本进行MeRIP-seq和RNA-seq,分析m6A峰和基因表达;通过ELISA验证m6A水平差异。

2

关键去甲基化酶的鉴定与验证

确定导致m6A水平差异的关键酶

基于测序和外部数据集分析m6A调节酶表达,在细胞中验证FTO对m6A水平的影响。

3

桥粒组织受损的验证

验证SGGH中桥粒组织下调,并探讨FTO对其调控

通过基因表达富集分析、PCA和ROC分析桥粒组织相关基因;在细胞中检测FTO扰动对桥粒相关基因和蛋白的影响。

4

FTO调控DSP的机制研究

阐明FTO通过m6A修饰调控DSP表达的机制

通过MeRIP-qPCR验证DSP的m6A水平;通过RNA稳定性和RIP实验验证FMR1结合DSP mRNA。

5

FTO对缺氧耐受和纤维小体的影响

探究FTO对缺氧耐受性和纤维小体形成的影响

在常氧和缺氧条件下检测细胞凋亡;电镜观察纤维小体密度。

6

靶向FTO对GH分泌和药物敏感性的影响

评估FTO抑制对GH分泌和奥曲肽敏感性的影响

在细胞、类器官和动物模型中检测FTO敲低或FB23-2处理对SSTR2、GH水平和奥曲肽敏感性的影响。

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
TRIzol试剂Invitrogen--
m6A特异性抗体Synaptic Systems202003
riboMeRIP™ m6A转录组分析试剂盒RibobioC11051-1
EpiQuik m6A RNA甲基化定量试剂盒Epigentek--
DMEM/F12培养基Gibco--
胎牛血清Gibco--
青霉素-链霉素----
Lipofectamine 3000转染试剂Thermo Fisher Scientific--
RIPA裂解液Epizyme BiotechPC101
BCA蛋白质定量试剂盒Thermo Fisher Scientific--
PVDF膜----
Annexin V Alexa Fluor 647/7AAD凋亡检测试剂盒4 A BiotechFXP147
CCK-8试剂盒DOJINDOCK04
FB23-2MCEHY-127103
奥曲肽MCEHY-P0036
生长激素ELISA试剂盒(大鼠/小鼠)MilliporeEZRMGH
生长激素ELISA试剂盒(人)ElabscienceE-EL-H0177
基质胶----
CellTiter-Glo 2.0试剂Promega--
Dako REAL EnVision HRP兔/鼠二抗DAKOK5007

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
样本收集与分型
SGGH与DGGH分类标准:纤维小体模式>70%为SGGH;样本量:39例DGGH和30例SGGH用于验证,8例DGGH和8例SGGH用于测序
阅读提示:Methods - Samples preparation
细胞培养
GH3细胞培养基:DMEM高糖+10% FBS;原代细胞培养基:DMEM/F12+20% FBS;培养条件:37°C、5% CO2
阅读提示:Methods - Cell lines and cell culture
FTO敲低/过表达
siRNA和shRNA序列(补充表S5);转染试剂:Lipofectamine 3000;转染时间:48小时;稳转筛选浓度:2 μg/ml puromycin
阅读提示:Methods - RNA interference, Stable cell line generation
缺氧实验
缺氧条件:1% O2;检测指标:细胞凋亡
阅读提示:Methods - Flow cytometry
药物处理
FB23-2浓度:4 μM;OCT浓度:100 nM(体外);OCT给药剂量:50 μg/kg(体内);处理时间:3天(细胞),4天(类器官)
阅读提示:Methods - Cell viability assay, Organoid culture and drug response assay, Animal experiments
RNA稳定性实验
放线菌素D浓度:2 μM;处理时间点:未明确说明(文中未明确说明)
阅读提示:Methods - RNA stability assays
动物实验
动物品系:BALB/c裸鼠;周龄:4-5周;每组5只;细胞接种量:3×10^6 GH3细胞;接种部位:左腋窝
阅读提示:Methods - Animal experiments
类器官培养与药物筛选
培养基:改良培养基(去除Y-27,632);基质胶:Matrigel;384孔板涂布Laminin;药物处理时间:4天
阅读提示:Methods - Organoid culture and drug response assay