北京時間2021年3月5日，中山大學附屬第一醫(yī)院張弩教授與美國西北大學Feinberg醫(yī)學院程世源教授共同在Nature Cell Biology上在線發(fā)表題為“Circular RNA-encoded oncogenic E-cadherin variant promotes glioblastoma tumorigenicity through activation of EGFR–STAT3 signalling”的研究論文,。
中山大學附屬第一醫(yī)院為第一作者和最后通訊作者單位,。博士后高辛亞、博士夏昕,、博士后李凡瀅,、科研助理張茂雷為共同第一作者。
GBM作為顱腦惡性腫瘤中最常見的一種[1],，其治療手段至今仍未有突破性進展,。究其原因，GBM異?；钴S的增殖侵襲能力,，使得針對其治療的各種方案都收效甚微。而作為致使GBM增值侵襲活躍的“元兇”之一表皮生長因子受體（EGFR）,，其在~50%的GBM中均有擴增/突變[2],。膠質(zhì)瘤干細胞作為GBM增殖侵襲發(fā)生的又一“元兇”，已被廣泛報道[3, 4],。因此,，靶向EGFR以及膠質(zhì)瘤干細胞一直是GBM精準治療的研究重點[5]。
目前為止,，尚無有效藥物得以應用于臨床[6]?，F(xiàn)有的抗EGFR治療均因藥物抵抗，而未獲得滿意的療效,。當下,，針對GBM的靶向治療，一方面要不斷探尋其發(fā)生藥物抵抗的分子機制,，另一方面應繼續(xù)尋找并確認針對EGFR的新療法,，為靶向治療GBM開拓新思路,。
該研究通過分析GBM和配對正常組織中CircRNA-Seq以及核糖體印記（Ribosome Profiling）測序，結(jié)果發(fā)現(xiàn)抑癌基因E-Cadherin能夠形成在GBM中顯著升高的環(huán)狀RNA Circ-E-Cad,。Circ-E-Cad由母基因E-Cadherin 第7-10號外顯子環(huán)化形成,，其可以編碼翻譯大小為254a.a.的全新蛋白質(zhì)，命名為C-E-Cad,，由于其特殊的滾環(huán)翻譯特征,，使得C-E-Cad具有完全特異的14a.a.尾。免疫熒光數(shù)據(jù)顯示C-E-Cad和干性標記物SOX2有明顯的共分布特征,。這提示其可能與膠質(zhì)瘤干細胞的自我更新能力密切關聯(lián),。在體外實驗中發(fā)現(xiàn)，蛋白質(zhì)C-E-Cad而非環(huán)狀RNA Circ-E-Cad具有促進膠質(zhì)瘤干細胞的自我更新的能力,。
進一步進行機制探索,，首先構(gòu)建E-Cadherin K.O.細胞并將E-Cadherin 和C-E-Cad分別回補表達，檢測其對膠質(zhì)瘤干細胞的影響,。結(jié)果顯示C-E-Cad的功能和其母基因E-Cadherin完全相反,，C-E-Cad可以顯著促進STAT3/AKT/ERK通路的激活。將C-E-Cad-mCherry轉(zhuǎn)染至細胞內(nèi)進行活細胞成像,，結(jié)果顯示C-E-Cad可以分泌至細胞外,，從而推測C-E-Cad可能和細胞表面受體結(jié)合進而激活其下游通路。
Co-IP結(jié)合LC-MS質(zhì)譜分析結(jié)果顯示C-E-Cad可以和EGFR相互結(jié)合,。截短突變Co-IP實驗顯示結(jié)合部位分別為C-E-Cad特異14a.a.尾以及EGFR CR2結(jié)構(gòu)域,。由于CR2結(jié)構(gòu)域為EGFR和EGFRviii共有結(jié)構(gòu)域，繼續(xù)建立EGFR K.O.細胞系并分別回補EGFR/EGFRviii,。結(jié)果顯示C-E-Cad可以分別獨立激活EGFR/EGFRviii,。其激活強度相對EGF較低，但持續(xù)時間更長,。
進一步行體內(nèi)實驗,，建立裸鼠原位成瘤模型并對其應用抗EGFR治療/抗C-E-Cad治療以及聯(lián)合治療。結(jié)果顯示,，抗C-E-Cad治療可以顯著抑制腫瘤進程，延長裸鼠生存期,。其治療效果優(yōu)于抗EGFR治療且聯(lián)合治療具有協(xié)同效果,。（圖1）該研究表明C-E-Cad為膠質(zhì)瘤干細胞TKI原發(fā)抵抗的原因之一?？笴-E-Cad治療有望成為膠質(zhì)母細胞瘤靶向精準治療的全新方案,。
圖1. C-E-Cad促進膠質(zhì)瘤干細胞自我更新模式圖
該研究首次證明：1）：抑癌基因E-Cadherin可以環(huán)化形成 Circ-E-Cad并翻譯蛋白C-E-Cad。2）：C-E-Cad通過自分泌/旁分泌作用激活EGFR,。3）：靶向C-E-Cad治療可以顯著抑制GBM進程,，延長裸鼠生存期,。其治療效果優(yōu)于抗EGFR治療且聯(lián)合治療具有協(xié)同效果。
上述研究工作得到國家重點研發(fā)計劃青年科學家項目“環(huán)狀RNA翻譯蛋白質(zhì)的調(diào)控過程與生物學功能”,、國家自然科學基金優(yōu)秀青年基金以及面上項目,、廣東創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)研究團隊項目等項目的資助。
相關論文信息：
https:///10.1038/s41556-021-00639-4
參考文獻
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[6].Thorne, A.H., C. Zanca and F. Furnari, Epidermal growth factor receptor targeting and challenges in glioblastoma. Neuro Oncol, 2016. 18(7): p. 914-8.
編輯 | 余 荷
