自然医学。作者手稿;可在PMC 2010年7月14日获得。
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美国国立卫生研究院:美国国家卫生研究院211415
癌基因-肿瘤抑制级联通过协同激活Ras和NF-κB驱动转移性前列腺癌
,1,2,三 ,4 ,3中,5 ,1,2,三 ,1,2,三 ,1,2,三 ,3中,5 ,3中,5 ,6,7 ,2,3中,5,7 ,三 ,4 ,2,3中,5,7 ,3中,5和1,2,3中,7,*
闵俊霞
1美国马萨诸塞州波士顿市医学部遗传科,邮编02115
2美国马萨诸塞州波士顿市百翰女子医院,02115
三哈佛医学院,马萨诸塞州波士顿,02115,美国
亚历山大·扎斯拉夫斯基
4宾夕法尼亚大学医学院艾布拉姆森家族癌症研究所癌症生物学系,宾夕法尼亚州费城,邮编:19104
朱塞佩·费德勒
三哈佛医学院,马萨诸塞州波士顿,02115,美国
5马萨诸塞州波士顿Dana-Farber癌症研究所肿瘤内科02115
萨拉·K·麦克劳林
1美国马萨诸塞州波士顿市医学部遗传科,邮编02115
2布莱根妇女医院,马萨诸塞州波士顿,02115,美国
三哈佛医学院,马萨诸塞州波士顿,02115,美国
伊丽莎白·E·雷泽克
1美国马萨诸塞州波士顿市医学部遗传科,邮编02115
2美国马萨诸塞州波士顿市百翰女子医院,02115
三哈佛医学院,马萨诸塞州波士顿,02115,美国
托马斯·德·雷德
1美国马萨诸塞州波士顿市医学部遗传科,邮编02115
2美国马萨诸塞州波士顿市百翰女子医院,02115
三哈佛医学院,马萨诸塞州波士顿,02115,美国
伊西尔·古尼
三哈佛医学院,马萨诸塞州波士顿,02115,美国
5马萨诸塞州波士顿Dana-Farber癌症研究所肿瘤内科02115
戴维·斯特罗奇利克
三哈佛医学院,马萨诸塞州波士顿,02115,美国
5马萨诸塞州波士顿Dana-Farber癌症研究所肿瘤内科02115
E.劳拉
6哈佛大学和麻省理工学院博德学院,马萨诸塞州剑桥02142
7达纳·法伯路德维希中心/哈佛癌症中心,马萨诸塞州波士顿02115
拉明·贝鲁金
2美国马萨诸塞州波士顿市百翰女子医院,02115
三哈佛医学院,马萨诸塞州波士顿,02115,美国
5马萨诸塞州波士顿Dana-Farber癌症研究所肿瘤内科02115
7达纳·法伯路德维希中心/哈佛癌症中心,马萨诸塞州波士顿02115
罗德里克·布朗森
三哈佛医学院,马萨诸塞州波士顿,02115,美国
桑德拉·莱姆
4宾夕法尼亚大学医学院艾布拉姆森家族癌症研究所癌症生物学系,宾夕法尼亚州费城,邮编:19104
威廉·哈恩
2布莱根妇女医院,马萨诸塞州波士顿,02115,美国
三哈佛医学院,马萨诸塞州波士顿,02115,美国
5马萨诸塞州波士顿Dana-Farber癌症研究所肿瘤内科02115
7马萨诸塞州波士顿Dana Farber路德维希中心/哈佛癌症中心02115
马西莫·洛达
三哈佛医学院,马萨诸塞州波士顿,02115,美国
5马萨诸塞州波士顿Dana-Farber癌症研究所肿瘤内科02115
凯伦·齐卓斯基
1美国马萨诸塞州波士顿市医学部遗传科,邮编02115
2美国马萨诸塞州波士顿市百翰女子医院,02115
三哈佛医学院,马萨诸塞州波士顿,02115,美国
7达纳·法伯路德维希中心/哈佛癌症中心,马萨诸塞州波士顿02115
1美国马萨诸塞州波士顿市医学部遗传科,邮编02115
2美国马萨诸塞州波士顿市百翰女子医院,02115
三哈佛医学院,马萨诸塞州波士顿,02115,美国
4宾夕法尼亚大学医学院艾布拉姆森家族癌症研究所癌症生物学系,宾夕法尼亚州费城,邮编:19104
5马萨诸塞州波士顿Dana-Farber癌症研究所肿瘤内科02115
6哈佛大学和麻省理工学院博德学院,马萨诸塞州剑桥02142
7达纳·法伯路德维希中心/哈佛癌症中心,马萨诸塞州波士顿02115
虽然早期发现可以降低前列腺癌的死亡率,但晚期疾病没有治疗方法1因此,每30名男性中就有1人死于转移性前列腺癌1–2尽管如此,我们目前对驱动疾病进展和转移的机制的理解有限。
Ras效应通路(ERK和AKT)的过度激活被认为可以促进前列腺癌的进展三–6。然而PTEN公司-缺失激活AKT,ERK在这种肿瘤类型中是如何激活的尚不清楚。Ras公司和拉夫突变存在于日本和韩国患者的肿瘤子集中,但在白人和非洲裔美国人中罕见7–9.
Ras受到GEF的积极监管(G公司鸟嘌呤核苷酸e(电子)兑换(f)参与者)和GAP的负面影响(G公司T基地-一激活第页鱼藤素)10–11GEF是否在癌症中起作用尚不清楚;然而,一个RasGAP,NF1型,是一种已知的肿瘤抑制剂12–15值得注意的是,有14个人类RasGAP,其中很少有人进行过详细研究。因此,我们研究了其他RasGAP基因是否也可能发挥肿瘤抑制作用。在这里,我们在该基因家族中发现了一种新的肿瘤和转移抑制因子,定义了缺失促进前列腺癌转移的机制,并证明其表观遗传抑制是多梳组蛋白EZH2触发转移的关键机制。
结果
DAB2IP抑制驱动转换
为了确定RasGAP家族中的肿瘤抑制因子,我们进行了基于细胞的筛选,最初设计用于量化由NF1型-损失16如前所示,NF1型-消融促进凤尾鱼非依赖性生长(). 然而,抑制另一个RasGAP,DAB2IP(数字音频广播),诱导的菌落大于NF1型-缺陷克隆(). 重要的是,大多数RasGAP(包括p120RasGAP)的缺失通常不会促进转化(和补充图1).
DAB2IP抑制诱导前列腺肿瘤的发展(a)慢病毒shRNA表达后,免疫印迹显示E1A和DNp53表达的MEF中NF1、DAB2IP或p120RasGAP的表达(左)。软琼脂中菌落形成(右)。学生t检验确定的显著性。(P(P)= 3.7 × 10−8,P(P)= 8.6 × 10−9).(b)因菌落丢失而导致的菌落相对大小DAB2IP(数字音频广播)与NF1型通过学生t检验确定显著性。(P(P)= .046)(c)感染表达慢病毒的永生化PrEC细胞的集落形成DAB2IP(数字音频广播)shRNA序列。(d)c细胞的免疫印迹以评估DAB2IP敲除和Ras、ERK和AKT的激活,如方法中所述。(e)菌落生长诱导因素DAB2IP(数字音频广播)-使用指向3′UTR的shRNA进行抑制,或使用野生型DAB2IP进行拯救。(f)用于评估DAB2IP表达和Ras、ERK和AKT激活的细胞免疫印迹。(g)原位注射PrEC后肿瘤的组织学显微照片。顶行:苏木精和伊红(H&E),中行:LgT免疫组化,底行:Ki67染色。注:第一列图像表示一只动物的前列腺组织,其对照病变已退化。第二列图像来自一个小的对照病变。最后一篇专栏文章来自一个前列腺,在这个前列腺中,一个“挽救”的病变已经退化。(h)H-Ras的免疫组织化学染色V12版本以及使用细胞角蛋白8、p63和PSA抗体的DAB2IP缺陷肿瘤。(i)原位肿瘤随时间变化的体积,通过异种显像计算(学生t检验(p=0.13))。(j)死亡时原位肿瘤的最终重量(学生t检验(p=0.34)。所有标尺=200μM。
然后我们调查了是否有证据表明DAB2IP(数字音频广播)-人类癌症的损失。DAB2IP(数字音频广播)AML细胞系中的表达似乎被选择性抑制,在一个病例中被易位破坏17.DAB2IP(数字音频广播)据报道,在晚期肺、乳腺和胃肠道肿瘤中也被表观遗传学抑制18–20.有趣的是,DAB2IP(数字音频广播)是前列腺癌细胞系中EZH2抑制的基因之一,EZH2是一种多梳群蛋白,被认为会促进晚期前列腺癌21–22然而DAB2IP(数字音频广播)-损失尚未调查。
鉴于Ras/ERK通路在前列腺癌进展中的重要性,以及缺乏激活该通路的机制三–5,14,我们探讨了DAB2IP(数字音频广播)-这一过程中的损失。通过引入小时TERT,SV40L(左)大T和S公司mall-t蛋白与雄激素受体(应收账)(LHSAR),但这些细胞无法形成独立于凤尾鱼的菌落23然而,添加H-RasV12版本将细胞注射到小鼠体内可促进菌落生长和腺癌23.DAB2IP(数字音频广播)-消融也促进了菌落生长,表明DAB2IP(数字音频广播)-丢失转化人类前列腺细胞(). 尤其是,DAB2IP(数字音频广播)-损失还触发Ras、ERK和AKT激活(). 这些表型通过使用DAB2IP(数字音频广播)cDNA().
损失DAB2IP(数字音频广播)促进前列腺肿瘤形成和广泛转移
当将永生化PrEC原位注射到小鼠前列腺中时,如前所述,前列腺中出现了界限清楚的良性生长23病变表现出低增殖指数、显著的凋亡水平和退化(9/15完全退化)(和补充图2a、b). 然而,注射表达致癌Ras的PrEC的动物V12版本(15/15)或DAB2IP(数字音频广播)-特异性shRNAs(15/15),发生前列腺腺癌,表达细胞角蛋白8、PSA和少量p63,类似于高级人类肿瘤(). Ras公司V12版本和DAB2IP(数字音频广播)-缺陷肿瘤具有高度增殖性,几乎没有细胞凋亡,生长动力学相似,最大大小相似(和补充图2b、c). 注射DAB2IP重组细胞的动物与对照组相似:大多数病变在45天内消退,并且或很小(,补充图2c).
然而,鉴于H-RasV12版本-驱动肿瘤仍然是非侵袭性的,从未扩散DAB2IP(数字音频广播)-缺乏肿瘤具有侵袭性和转移性(,补充图2d). 肿瘤侵犯臀部、腰肌和膀胱()24从45天开始,在肝脏、近端和远端淋巴结、精囊、睾丸和输精管中观察到转移(和补充图2d). LgT免疫染色和基于序列的SNP基因分型证实转移酶来自PrEC(和补充图3a),并且从未从被救出的细胞中观察到DAB2IP(数字音频广播)肿瘤细胞可以很容易地在淋巴管和血管中检测到,这两个血管系统都参与了转移(). 动物也出现血栓栓塞,这是一种在前列腺癌患者中观察到的危及生命的并发症(补充图3b)25。这些肿瘤的转移潜能可以通过氙气成像得到最好的评价(). 窝藏老鼠DAB2IP(数字音频广播)-与Ras患者相比,缺陷肿瘤患者的生存率降低V12版本-表达肿瘤(;P(P)=0.03 Mann-Whitney U试验)。因此,DAB2IP(数字音频广播)-抑制促进前列腺肿瘤的发生,并独特地触发转移。
DAB2IP缺失,但非H-RasV12版本促进侵袭和广泛转移(a)注射H-Ras的小鼠原发性肿瘤的组织学显微照片V12版本-表达PrEC细胞。比例尺=5mm。(b)注射DAB2IP(数字音频广播)-缺乏PrEC细胞。第二组显示了使用LgT抗体的免疫组织化学。比例尺=5mm,除腰肌和膀胱外,比例尺=1mm。(c)注射DAB2IP缺陷型PrEC细胞的小鼠转移瘤的组织学显微照片。在相邻切片上使用LgT抗体的免疫组织化学在每个转移瘤下方显示高倍,但淋巴结除外,淋巴结上显示H&E染色。比例尺(肝和SV)=5mM;(LN、睾丸、VD)=1nM。(d)血管(BV和箭头)和淋巴管(LV)内含有肿瘤细胞(T)的组织的H&E染色切片。当用线条指定时,会显示放大率更高的图像。两个面板显示LgT染色。比例尺(面板1、2、4)=1 mM;(面板3、5、6)=200μM。(e)小鼠原位注射荧光素酶表达控制、DAB2IP缺陷或H-Ras的异种基因图像V12版本-表达细胞。(f)DAB2IP缺陷动物与H-Ras的存活曲线V12版本-表达肿瘤。
RasGAP活性是DAB2IP部分但并非全部肿瘤/转移抑制功能的基础
因为DAB2IP是一种RasGAP,我们研究了Ras异常激活是否与这些表型有关。我们扩大了分析范围,将转移的人类前列腺癌细胞纳入其中DAB2IP(数字音频广播)表观遗传学沉默(PC-3细胞),以更直接地评估DAB2IP(数字音频广播)-人类癌症的损失21PC-3和DAB2IP(数字音频广播)-用野生型重组缺失的PrEC细胞DAB2IP(数字音频广播)或GAP缺失点突变。野生型DAB2IP对这些细胞系的增殖有细微影响在体外表明DAB2IP生理水平的重新引入本身不会导致生长停滞(补充图4). DAB2IP蛋白的表达与内源性水平相同(). 野生型DAB2IP降低了Ras-GTP、pERK和pAKT水平,而RasGAP突变体(R289L)没有抑制这些效应器().
DAB2IP的RasGAP活性是其部分但非全部肿瘤/转移抑制功能的基础(a)免疫印迹比较表达野生型DAB2IP或DAB2IP-R289L的PrEC、PC-3和PC-3细胞中DAB2IP的表达。(b)免疫印迹评估DAB2IP和DAB2IP-R289L对PC-3中Ras、ERK和AKT激活的影响,如方法中所述(c)小鼠注射a和b的PC-3细胞的异种基因图像。(d)通过Xenogen图像计算PC-3衍生肿瘤的体积。(e)描绘注射表达野生型DAB2IP或DAB2IP-R289L的PC-3细胞的动物中每只小鼠的转移数量的点图。(f)DAB2IP免疫印迹对应于e。(g)(左)显示PrEC肿瘤最终重量的条形图。(右)一个点图,描绘注射表达PrEC细胞的动物中每只小鼠的转移数量DAB2IP公司shRNA1或2单独或与野生型或DAB2IP-R289L一起使用。(Mann-Whitney U;P(P)= 0.0030)(h)(左面板顶行)表达慢病毒载体控制、DAB2IP特异性shRNA或活化Ras等位基因的永生化PrEC细胞的相图像。(中排,左面板)间充质标记物波形蛋白或(下排,左板)上皮标记物E-cadherin的免疫荧光染色。(中面板)免疫印迹检测DAB2IP、异位Ras、纤维连接蛋白、波形蛋白、E-cadherin的表达。(右面板)进行实时PCR以量化波形蛋白、E-cadherin和扭转表达,以响应DAB2IP缺失或激活的Ras等位基因。(i)DAB2IP缺陷或H-Ras中波形蛋白(绿色)和E-钙粘蛋白(红色)免疫荧光染色的共焦图像V12版本-表达肿瘤。所有标尺=100μM。
注射PC-3细胞的小鼠发生转移性前列腺癌(). 野生型DAB2IP显著抑制肿瘤发展(,P(P)= 3 × 10−8Mann-Whitney U检验)和转移(); 然而,DAB2IP-R289L不能抑制肿瘤生长,表明RasGAP活性对其抑瘤功能至关重要(;P(P)= 0.71). 然而,这种突变部分抑制了转移:只有3/6只动物发生转移,观察到的转移较少(;P(P)= 0.0083). 使用PrEC确认了这些发现()并提示DAB2IP的其他区域存在转移抑制活动。
DAB2IP是EMT的有力监管机构
有趣的是,DAB2IP(数字音频广播)-PrEC的消融还诱导了上皮细胞向间充质细胞的转化(EMT):一种动态的细胞过程,被认为是通过促进侵袭、灌注和外渗而导致转移的基础26–28EMT通过显示间充质标记物波形蛋白、扭曲和纤维连接蛋白的增加以及膜结合E-钙粘蛋白的伴随减少得到证实(,补充图5)29.DAB2IP(数字音频广播)抑制也增强了入侵(补充图5a). EMT在96小时内同步发生,并不是由于特定细胞亚群的生长(补充图6). 相比之下,RasV12版本是EMT的弱得多的监管机构().
还观察到EMT体内,正如波形蛋白表达所示,波形蛋白在这些高转移病灶边缘的细胞中观察到(). 在每一个检查的肿瘤中都观察到了这种表达模式(n个=12),检测到的波形蛋白存在于肿瘤细胞中,而不是基质中,因为抗体只识别人类蛋白质。在转移性乳腺癌模型中也描述了类似的发现,并支持环境因素有助于EMT和转移的假设28,30Ras表达的肿瘤从未出现EMT的证据()支持以下假设:DAB2IP(数字音频广播)-EMT缺失是转移的基础。
DAB2IP缺失通过NF-κB促进转移
虽然Ras可以促进EMT,但过多的信号调节着这种转变27有趣的是,除了其RasGAP活性外,DAB2IP还可以通过与TRAF2的直接相互作用,通过与RasGAP结构域不同的区域,抑制内皮细胞中的NF-κB31值得注意的是,NF-κB在EMT中起着关键作用,许多EMT相关基因,包括twist,都是NF-κ32在其他模型系统中,NF-κB也促进肿瘤进展和转移33因此,我们询问DAB2IP(数字音频广播)-缺失通过激活NF-κB触发EMT和转移。
异位DAB2IP抑制内皮细胞中的NF-κB,但是否DAB2IP(数字音频广播)-这种缺失会激活前列腺细胞中的NF-κB。DAB2IP清除激活的NF-κB()PrEC中转录目标的表达增加()34相反,DAB2IP重组抑制PC-3中的NF-κB和靶基因(). DAB2IP周期性结构域中阻止TRAF2结合的点突变(S604A)在抑制内皮细胞NF-κB活性方面有缺陷31DAB2IP-S604A不能有效抑制NF-κB,但仍能抑制Ras(补充图7a、b). 该突变体在抑制侵袭和EMT方面也有缺陷,这表明NF-κB介导这些表型以响应DAB2IP(数字音频广播)-损失(补充图7). 这一点通过引入一种显性阴性IKBα蛋白得到证实,该蛋白在两种模型系统中抑制NF-κB活性、侵袭和EMT(补充图5和数据未显示)。然而,与Ras进入NF-κB途径的概念一致35DAB2IP双突变体(R289L和S604A)在抑制侵袭、EMT和NF-κB方面缺陷更大,说明了这两个域/信号之间的协同作用(补充图7).
DAB2IP(数字音频广播)-缺失通过对Ras和NF-κB的协同作用促进肿瘤发生和转移(a)(左)在PrEC细胞中,NF-κB活性被报道为相对荧光素酶单位(RLU),以响应DAB2IP抑制。(中)NF-κB活性对PC-3细胞中DAB2IP重建的反应。(右)DAB2IP免疫印迹。(b)Q-PCR测定在不含TNF-α的情况下,在含有和不含DAB2IP shRNA的PrEC细胞中NF-κB靶点的表达,(c)在TNF-α存在的情况下,通过Q-PCR在具有和不具有DAB2IP cDNA的PC-3细胞中测定NF-κB靶标的表达。(d)重组PC-3细胞的DAB2IP免疫印迹。IκB超表达,如补充图7b.(e)根据异种图像计算PC-3细胞的肿瘤体积。(f)描述注射PC-3细胞的每只小鼠中检测到的转移瘤数量的点图。(g)小鼠注射来自d-f的PC-3细胞的异种基因图像。上述Ras和NF-κB状态总结了表达突变体的生化效应。图像下方的数字表示发生转移的动物数量/注射的动物数量。(h)来自对照PrEC细胞、带有3′UTR shRNA(3′UTRs)的PrEC电池、用DAB2IP(cDNA)或S604A突变体重建的3′UTR-细胞的肿瘤最终重量。表达式被确定为等效(未显示)。(i)描绘每只小鼠注射PrEC细胞后h内检测到的转移瘤数量的点图。(j)使用识别DAB2IP缺陷和H-Ras中NF-κB、pERK和pAKT的抗体进行免疫组织化学V12版本-表达肿瘤。比例尺=200μM。
值得注意的是,有效抑制Ras而非NF-κB的DAB2IP突变体(S604)抑制了原发性肿瘤的生长,支持了Ras对肿瘤起始很重要的结论(;P(P)=1.65×10-7,Mann-Whitney U)。然而,当肿瘤较小时,5/10的小鼠发生了转移,这表明异常的NF-κB活性促进了肿瘤的扩散(). 因此,显性负性IKBα对原发性肿瘤的发展没有影响(),但显著抑制了转移(;P(P)= 0.005). DAB2IP双突变体(R289L/S604A)没有抑制原发性肿瘤的发展(P(P)=0.48)或转移(P(P)= 0.31) ().
我们的结论是DAB2IP(数字音频广播)-前列腺癌中缺失诱导Ras和NF-κB的激活。Ras在原发性肿瘤生长中起重要作用,而NF-κB则驱动转移。有趣的是,我们发现V12版本和DAB2IP(数字音频广播)-前列腺肿瘤中ERK和AKT丢失激活,NF-κB仅在DAB2IP(数字音频广播)-核转录因子-κB的核质染色证明了肿瘤的缺陷,支持DAB2IP对核转录因子κB有明显影响的结论(和补充图8a). 因此,我们还观察到DAB2IP(数字音频广播)-缺陷性肿瘤(补充图8b). 这些观察结果挑战了Ras和NF-κB在该肿瘤类型中以简单线性途径存在的概念。
DAB2IP是一个重要的EZH2目标
这些研究确定了驱动转移性疾病的信号级联,并提供了一个易于处理的模型系统来研究其他基因参与转移。另一个与转移性前列腺癌有关的基因是EZH2型编码多梳抑制复合物2(PRC2)的组蛋白甲基转移酶成分并调节表观遗传基因沉默36.EZH2型在许多肿瘤类型中过度表达,其表达与肿瘤分级相关36.EZH2型也被确定为转移性前列腺癌中差异最大的上调基因37; 然而,EZH2从未被证明能驱动转移,因此EZH2-在这一过程中的因果作用尚待确定。
已确定250多个PRC2/EZH2目标,包括DAB2IP(数字音频广播) 22,38–39因此,我们询问EZH2是否会诱发转移性前列腺癌,并调查了EZH2-DAB2IP(数字音频广播)-EZH2驱动表型的沉默。特别是异位EZH2型促进侵袭性前列腺癌向近端和远端淋巴结、肝脏和脾脏转移(,补充表1). 像DAB2IP缺陷肿瘤一样,EZH2型-淋巴管和血管中检测到驱动肿瘤,小鼠出现血栓栓塞().
EZH2通过抑制DAB2IP(数字音频广播)(a)原位注射表达EZH2的PrEC细胞的肿瘤和转移的组织学图像。在淋巴管(LV)和血管(BV)内观察到肿瘤细胞,呈圆形。所有动物的转移数据都在补充表1.(b)(左)表达载体控制或EZH2的永生化PrEC细胞的DAB2IP免疫印迹。顶级乐队是EZH2。(右)用异位DAB2IP-V5重建的b细胞的免疫印迹。(c)通过实时PCR测定响应EZH2的内源性DAB2IP mRNA表达的抑制。(d)结合DAB2IP启动子的EZH2染色质免疫沉淀。(e)根据注射有表达EZH2或EZH2和DAB2IP的细胞的动物的异种移植物图像计算的肿瘤体积。(f)描述注射EZH2-表达或EZH2/DAB2IP表达的PrEC细胞的每只小鼠中检测到的转移瘤数量的点图。(g)注射有原位注射的表达EZH2或表达EZH2/DAB2IP的PrEC细胞的小鼠的存活曲线。(h)使用p-ERK、p-AKT和NF-κb(p50)抗体对EZH2-表达或EZH2/DAB2IP表达的PrEC衍生肿瘤进行免疫组化。(右侧面板)。使用人类波形蛋白(绿色)e-cadherin(红色)抗体对EZH2-表达或EZH2/DAB2IP表达的PrEC衍生肿瘤进行共焦免疫荧光成像。(i)免疫印迹评估EZH2和DAB2IP重建对PrEC细胞Ras、ERK和AKT激活的影响,如方法所述(j)注射i所示细胞的小鼠中检测到的肿瘤最终重量和转移数量。所有标尺=200μM,共焦图像除外,其中标尺=100μM。
EZH2过度表达现象的观察DAB2IP(数字音频广播)-损失表明DAB2IP(数字音频广播)可能是转移性前列腺癌EZH2的关键靶点。EZH2抑制PrEC中DAB2IP蛋白和mRNA的表达()在其他细胞系中观察到21染色质免疫沉淀表明EZH2与DAB2IP(数字音频广播)启动子,显示直接转录抑制DAB2IP(数字音频广播)由EZH2提供(). 当用内源性DAB2IP水平重建EZH2表达细胞时,肿瘤生长受到抑制,2/14例肿瘤最终消退(,P(P)= 4 × 10−12). 此外,虽然EZH2衍生肿瘤的动物在8-12周内检测到转移,但DAB2IP阻止了转移,即使是存活一年的动物(). 因此,注射DAB2IP表达细胞的动物比注射单独表达EZH2细胞的动物存活时间更长(;P(P)= 2.3 ×10−4,Yates修正)。
EZH2还激活了Ras、ERK、AKT和NF-κB,而DAB2IP重组显著抑制了激活(). 此外,比如DAB2IP(数字音频广播)-缺乏肿瘤、转移性EZH2表达病灶也在侵袭边缘进行EMT,DAB2IP重组阻止了EMT(). 还观察到EMT在体外(补充图9). 最后,GAP-结构域(R289L)和周期样结构域(S604A)突变体在EZH2表达细胞中对Ras信号的影响与DAB2IP缺陷的PrEC和PC-3细胞相同(),原发性肿瘤生长和转移(). 因此,EZH2通过表观遗传抑制DAB2IP来激活Ras和NF-κB,提供了表观遗传调节剂激活这两个主要信号通路的分子机制().
DAB2IP在人类前列腺癌中被抑制(a)EZH2如何调节DAB2IP、Ras和NF-κB促进肿瘤发展和转移的模型。(b)正常小鼠前列腺、DAB2IP缺陷的PrEC衍生肿瘤或Ras-driven肿瘤的DAB2IP免疫组织化学染色。(c)(Top)用DAB2IP抗体对正常人前列腺上皮进行免疫组织化学染色。(底部)同一活检组织中正常人体组织和邻近肿瘤组织(T)的免疫组织化学DAB2IP染色。(d)人前列腺癌组织中DAB2IP抗体的免疫组织化学染色。(右)图像的高倍放大。箭头表示基质细胞。(e)前列腺上皮内瘤变(PIN)和前列腺癌(PCa)与良性前列腺组织中DAB2IP蛋白表达的直方图(P(P)= 1.8 × 10−27).(f)比较DAB2IP表达和Gleason等级(非分数)的直方图,评估为每个核心上最普遍的模式(P(P)= 0.001). 由于阵列上的组织切片相对较小,因此他们被指定为Gleason分级(1-5),而不是Gleason评分(1-10),后者代表整个肿瘤中两个最常见分级的总和。因此,4级和5级肿瘤是高级肿瘤。(g)前列腺癌与正常组织中DAB2IP mRNA表达数据的方框图(P(P)= 2.0 × 10−7)在高级别肿瘤中,而不是低级别良性组织中(P(P)= 0.003).(h,i)的表达式DAB2IP(数字音频广播)单个肿瘤和转移病灶中EZH2水平的对比。所有标尺=400μM。
DAB2IP在人类前列腺癌中失活
DAB2IP(数字音频广播)人类肿瘤中没有缺失的报道;然而,这些数据表明表观遗传抑制可能是DAB2IP(数字音频广播)-人类前列腺癌的损失。While期间DAB2IP(数字音频广播)已证明在一些前列腺癌细胞系中是EZH2的靶点21,其在人类肿瘤中的表达尚未被检测。我们验证了DAB2IP抗体()并对117例患者589个标本的组织芯片进行免疫组化分析。正常基底细胞和分泌细胞表达高水平的DAB2IP(). 相比之下,大多数前列腺上皮内瘤变(PIN)和腺癌表现出弱或无DAB2IP表达,这通常局限于基质(; Kruskal-Wallis试验,P(P)= 1.8 × 10−27). DAB2IP的减少可以在含有正常组织和癌组织的切片中看到(). 值得注意的是,DAB2IP水平与Gleason等级呈负相关(; 克鲁斯卡尔·沃利斯,P(P)= 0.001; 参见图例)。最后,使用81名临床信息可用的患者,我们发现预后不良的患者的DAB2IP显著降低,以PSA失败的时间更短来衡量(单变量Cox回归分析:危险比=0.51,95%置信区间0.2-0.9,P(P)=0.03)。综上所述,这些结果支持了DAB2IP(数字音频广播)-人类前列腺癌进展中的损失。
调查是否DAB2IP(数字音频广播)-抑制是由EZH2介导的转录沉默引起的,DAB2IP(数字音频广播)和EZH2型使用Oncomine数据集检查表达40与免疫组化分析一致,与正常前列腺组织相比,前列腺癌中DAB2IP mRNA水平较低,并且随着肿瘤分级的增加而降低(; 学生的t吨试验r=7.181,P(P)= 2 × 10−7). 使用3个额外的数据集对此进行了确认40–43.通过比较DAB2IP(数字音频广播)和EZH2型在单个肿瘤和转移瘤中,我们还发现DAB2IP(数字音频广播)水平与EZH2型(总的来说,这些观察结果表明EZH2和DAB2IP存在线性途径,当解除管制时,会促进前列腺癌转移。
讨论
如果及早发现,前列腺癌是可以治愈的;然而,目前还没有有效的治疗转移性疾病的方法。目前治疗复发性前列腺癌的方法是手术或药物去势。然而,患者最终复发并发展为雄激素依赖性转移性肿瘤44因此,在我们对前列腺癌进展、转移的机制以及有效治疗方法的开发方面存在着很大的差距。
这种知识不足的部分原因是缺乏易于处理的模型系统。基因工程小鼠模型有助于确定参与肿瘤起始和肿瘤进展的基因;然而,很少有模型发生转移,在那些发生转移的模型中,尚不清楚是哪个基因驱动了这种转移45,46因此,原位模型代表了一个平台,可以以更高通量的方式用于基因发现,特别是用于需要大量先决条件改变的转移。在本研究中,我们确定DAB2IP公司作为转移性前列腺癌的调节器。到目前为止,还没有发现其他基因在前列腺癌转移中起直接因果作用,这突出了这一发现的重要性和该模型的实用性。
这些研究还提供了对调节肿瘤起始与转移的机制的见解。明确地,DAB2IP(数字音频广播)-缺失通过激活Ras促进原发性肿瘤生长,并通过NF-κB驱动转移,作为信号支架协调调节这两个显著的致癌途径(). 虽然已知Ras和NF-κB在晚期前列腺癌中被激活,但导致激活的基因改变在很大程度上尚不清楚三–6,47这些发现揭示了前列腺癌中激活这两条通路的分子机制。
在某些情况下,Ras可以通过对Ral B和TBK1激酶的影响促进NF-κB的激活47–48; 然而,在这里我们报道Ras不足以刺激前列腺肿瘤中的NF-κB。虽然这些观察结果似乎相互矛盾,但GAP结构域中的突变增强了DAB2IP周期性结构域中突变(对NF-κB活性)的影响,这与Ras在该途径中的协同作用一致。NF-κB由许多信号的综合输出调节,这些信号在不同的肿瘤类型中可能具有不同的限制性。这里的数据表明,DAB2IP是前列腺组织中NF-κB通路的关键监护人。
最后,这些研究表明表观遗传抑制DAB2IP(数字音频广播)EZH2是前列腺癌失活的重要机制。有趣的是,EZH2在晚期和转移性前列腺癌中高表达37EZH2的上调是肿瘤转移的标志物还是驱动因素这一尚未解决的问题49这些研究确定了EZH2在驱动转移中的因果作用,并确定了DAB2IP(数字音频广播)作为这一过程中众多靶基因中的一个关键靶基因,当然也可能有其他靶基因参与。这些观察结果具有重要的治疗意义。因为EZH2是一种酶,它被认为是一种潜在的治疗靶点36我们的数据强调了开发EZH2抑制剂的效用,因为此类药物可能同时抑制前列腺癌中Ras和NF-κB:已证明难以直接靶向的蛋白质。这些发现也支持了这种抑制剂可能影响原发性肿瘤和转移性病变的有趣可能性。
方法
细胞培养
如前所述建立E1A/p53DN MEF和LHSAR细胞16,23PrEC从Loza获得,并在规定的培养基PrEGM中生长,如所述23PC-3细胞取自ATCC,并按照供应商的说明进行培养。
质粒、逆转录病毒和慢病毒感染
识别DAB2IP2IP、NF1和p120RasGAP的慢病毒pLKO shRNAs来自Broad Institute RNAi联盟。NF1 shRNA#1:正义5′-CAACAACTTCAATGTCT-3′,反义5′-AAGACTGCATTG-3′;NF1 shRNA#2:感觉5′-TTATAAATAGCTCTGAAAGG-3′,反义5′-CCTTTCCAGCTATTATAA。p120RasGAP shRNA#1:1顺义5′-GCTGCCTAACTACTATCTT-3′,反义5′-AAAAA GCTGCCTACTACTCC-3′;p120RasGAP shRNA#2:意义5′-CCCCTACATGGAAGGTGTCAAT-3′;反义5′-TAAAACCTACATGAGGTG-3′。EZH2 shRNA#1:有义5′-CGAAATCTTAAACCAAGAAT-3′,反义5′-CAAAAACGGAAATCTTAAAC-3′;shRNA#2:感觉5′-TATGCCTCACCACTGC-3′;反义5′-CAAAATATTGCCTTCACC-3′。如前所述,通过蛋白质印迹或Q-PCR评估敲除。逆转录病毒和慢病毒感染按说明进行16,23通过RT-PCR扩增出全长DAB2IP cDNA,克隆到pLenti4/V5-DEST载体(Invitrogen)中,并对其序列进行了验证。将EZH2 cDNA克隆到pBabe-myc逆转录病毒载体中。使用PMMP-luc-neo逆转录病毒荧光素酶构建物48.
软琼脂试验
如前所述,使用MEF或PrEC细胞进行Sof琼脂分析16用ImageJ分析菌落大小。
NF-κB报告子分析
2×104将细胞接种在24孔板中,一式三份。18小时后,使用Fugene6(Roche)将100ng的pNF-κB-荧光素酶(BD Bioscience)或pISRE-荧光素酶(Stratagene)加上25ng肾素编码质粒(pRL-TK)在三个孔中转染。转染后36 h,使用双荧光素酶报告试剂盒(Promega)测量荧光素瘤酶活性和Renilla活性。所有数据均归一化为相对荧光素酶光/Renilla单位。
染色质免疫沉淀(ChIP)分析
如前所述进行ChIP分析50使用ChIP分析试剂盒(上游)。
免疫印迹和免疫荧光
针对最后120个C末端氨基酸WF17.1(DFCI核心设施)生成DAB2IP单克隆抗体。杂交瘤上清液的稀释度为1:6。NF1抗体(Santa Cruz,SC-67D),p120RasGAP(转导实验室);微管蛋白(Sigma);磷酸化ERK(Ser473)、磷酸化AKT、总ERK和总AKT(细胞信号技术);E-cadherin(圣克鲁斯),人类波形蛋白(DakoCytomation,Glostrup,丹麦);和单克隆EZH2(BD)或多克隆EZH2(Invitrogen)。用Alexa fluor 488与小鼠或兔二级抗体(分子探针)结合进行免疫荧光。使用蔡司LSM410共焦显微镜系统进行共焦成像。
定量实时PCR
使用Trizol(Invitrogen)分离总RNA。特定基因的探针是从应用生物系统公司获得的。使用iscript(Applied Biosystems)进行定量实时PCR。每一反应均进行三次,并将数值归一化为GAPDH。
原位移植
从Jackson实验室获得狂犬病雄性裸鼠(nu/nu;6周龄)。动物处理和实验程序由哈佛医学院动物和比较医学中心根据NIH实验动物护理和使用协会和动物福利法案批准。如前所述进行了原位植入23简单地说,细胞悬浮液5 105/将10μL溶于50μL 1:1 PBS∶基质凝胶(BD Biosciences)中的溶液注射到前列腺中。
免疫组织化学和组织芯片
从5个不同的区域计数500个细胞,并对Ki67阳性细胞/DAPI阳性细胞的百分比进行评分。人类前列腺组织样本是在布莱根妇女医院IRB批准后采集的,用于构建组织微阵列(TMA)。重新评估每个岩芯的Gleason等级,以确保这些小组织切片的准确性。使用标准的亲和素-生物素复合物免疫组织化学方案来评估DAB2IP蛋白的表达(4°C下,1:6过夜)。使用自动成像系统Ariol SL-50(应用成像)扫描TMA幻灯片,并将图像导入TMAJ,TMA数据管理的基于web的软件。免疫染色在不考虑临床病理信息的情况下进行评估,评分为阴性(0)、弱(1)、中度(2)或强(3)。复制核心的平均值用于与临床结果的相关性。采用单变量Cox回归分析评估DAB2IP预测PSA失败时间的能力,定义为前列腺癌根治术后血清中PSA水平大于0.2 ng/mL。
统计分析
如果数据是正态分布的,我们使用学生的t吨测试。否则采用Mann-Whitney U检验。所有分析均使用SYSTAT 12软件包进行。文本和图例中注明了具体测试。
基因表达分析
本研究中讨论的基因表达数据来自Oncomine癌症微阵列数据库。
氙气成像
用IVIS-100 CCD摄像机对动物进行成像(加利福尼亚州阿拉米达市Xenogen)。对于解剖定位,在LivingImage中生成表示光强度(蓝色,强度最小;红色,强度最大)的伪彩色图像,并叠加在灰度参考图像上。