揭秘膀胱癌化疗新靶点!CAB39蛋白激活LKB1-AMPK-LC3信号通路,助力克服顺铂耐药

以顺铂为基础的综合化疗方案是膀胱癌一线方案,但化疗耐药问题极大地限制了患者的远期生存。近日,兰州大学第二医院的王志平教授团队的郜栋阳博士在《Free Radical Biology and Medicine》(一区IF 8.1)上报道了CAB39蛋白通过LKB1-AMPK-LC3信号通路对膀胱癌顺铂耐药的促进作用。旨在破解膀胱癌顺铂耐药机制,为顺铂化疗的联合药物开发提供新切入点。


研究方法
通过多次高剂量顺铂冲击膀胱癌细胞建立相应的顺铂耐药细胞系,试验评价耐药细胞活力和增殖能力和胞内ROS水平。
分析耐药细胞的蛋白质组学差异和筛选共同的差异蛋白,运用CRISPR/Cas9技术,批量分别敲减耐药细胞中表达上调的基因,鉴定和验证顺铂耐药相关蛋白,检测CAB39、LKB1、AMPK、ULK1、LC3、PINK1、PARK2等相关蛋白的表达水平。
探索耐药基因的下游通路。分析线粒体膜电位水平、形态以及自噬通量。
建立膀胱癌肿瘤模型评价自噬抑制剂磷酸氯喹联合顺铂和吉西他滨(GC)对膀胱癌的杀伤作用及药物的毒副作用。
研究结果
1、通过顺铂(CDDP)冲击法成功地建立了三种膀胱癌顺铂耐药细胞株T24r、J82r、UMUC3r;克隆形成和细胞增殖能力降低,在顺铂冲击后,T24r、J82r、UMUC3r的胞内ROS水平均显著低于亲代。

2、通过DIA蛋白质谱技术分析显示T24r与T24相比有136个蛋白显著上调;在顺铂冲击后,T24r与T24相比有132个蛋白显著上调,对两组上调蛋白求交集得到35个蛋白,主要富集在线粒体、氧化还原代谢、AMPK信号通路、Hippo通路等。

3、从顺铂耐药细胞表达上调的35个蛋白中筛选出11个进一步鉴定发现只有CAB39敲低亚系T24rCAB39-k1和T24rCAB39-k2对顺铂(CDDP)的敏感性明显高于对照组。过表达CAB39的细胞株对顺铂的敏感性明显低于对照细胞株,CAB39表达增加可显著降低顺铂冲击后膀胱癌细胞中的ROS水平。

4、在耐药细胞中进一步敲减了CAB39的下游基因,发现只有在敲减LKB1后,膀胱癌细胞对顺铂的敏感性明显增高;LKB1的敲低也增加了膀胱癌细胞中的ROS水平。表明CAB39可能通过LKB1-AMPK通路促进膀胱癌顺铂耐药。LKB1-AMPK通路在细胞代谢、自噬和线粒体稳态调节中发挥重要作用,而线粒体又对细胞内ROS水平有重要影响。
进一步检测耐药细胞线粒体健康状态以及细胞自噬水平的变化发现在顺铂冲击之后,耐药细胞较亲代细胞有更高的自噬通量和更健康的线粒体状态。在耐药细胞中LKB1-AMPK-LC3通路激活程度显著高于亲代。顺铂冲击后,耐药细胞中的线粒体自噬水平明显高于亲代细胞。自噬抑制剂磷酸氯喹可显著增强顺铂对膀胱癌细胞的杀伤作用。


5、在耐药系中敲减CAB39后,自噬通路AMPK-ULK1-LC3激活程度明显减弱;在亲代细胞中过表达CAB39后,自噬通路AMPK-ULK1-LC3激活程度明显增强。在耐药细胞中敲减自噬关键基因ULK1后发现,膀胱癌细胞对顺铂的敏感性显著增加。CAB39对膀胱癌细胞顺铂冲击后的自噬水平有明显促进作用,且这种自噬作用可能对膀胱顺铂耐药以及顺铂冲击后线粒体健康状态的维持至关重要。

6、动物实验表明自噬抑制剂磷酸氯喹可显著增加膀胱癌顺铂耐药细胞UMUC3r对顺铂+吉西他滨(GC)化疗的敏感性。

结论
基于顺铂的新辅助化疗是肌层浸润性膀胱癌围手术期的一种标准的治疗方案。通过顺铂冲击法建立了顺铂耐药的膀胱细胞系,并分析了顺铂耐药细胞株与亲代之间的蛋白质组学差异。通过调节顺铂耐药细胞中高表达基因的表达,证明了CAB39通过增强膀胱癌细胞的自噬,及时清除细胞中受损的线粒体和其他细胞器,以减轻由ROS等有害物质引起细胞的损害,并最终介导了膀胱癌顺铂耐药。

主任医师、教授、博士生导师,兰州大学第二医院泌尿外科国家重点临床专科主任,甘肃省泌尿系统疾病研究重点实验室主任,泌尿系统疾病转化医学研究与应用甘肃省国际科技合作基地主任,原兰州大学医学院副院长。
英国爱丁堡大学和美国约翰霍普金斯大学博士后,国家卫健委突出贡献中青年专家。获吴阶平泌尿外科医学奖。任中华预防医学会自由基医学学会副主任、中国医师协会男科与性医学专业委员会常委、中国医师协会泌尿外科专业委员会常委/肿瘤学组副组长、亚洲男科学会常委、中国中西医结合学会泌尿外科专业委员会常委/肿瘤学组副组长、中国抗癌协会泌尿生殖肿瘤学会常委/精准医学学组副组长、8-10届中华泌尿外科学会委员、7-8届中华男科学会委员、国家自然科学基金二审专家。
主持863一项、科技支撑计划项目二项、国家自然科学基金项目8项。发表论文482篇,其中SCI论文167篇,获省部级一等奖3项、二等奖7项、专利30余件。担任“兰州大学学报(医学版)”等9个期刊副主编或编委;主编参编国家级教材3部,学术专著12部。
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