2024年09月09日发布 | 871阅读

【中国声音】抑制ATF4-SPHK1信号通路可能是克服GBM患者TMZ耐药的重要治疗策略

蓝北武

吉林大学中日联谊医院

高宇飞

吉林大学中日联谊医院

达人收藏、周刊收录2项荣誉

吉林大学中日联谊医院(白求恩第三医院)蓝北武/高宇飞团队发现抑制ATF4-SPHK1信号通路可能是克服GBM患者TMZ耐药的重要治疗策略。2024年8月,相关研究工作发表于医学权威期刊【Nature】旗下期刊《Cell Death & Disease》(SCI影响因子8.1,中科院医学1区Top,Cell Death Dis. 2024 Aug 1;15(8):552. doi: 10.1038/s41419-024-06936-8.)。




胶质母细胞瘤(GBM)患者的预后非常差,中位生存期为14.6个月,5年生存率<10%。作为恶性程度最高的神经上皮肿瘤,由于恶性细胞的侵袭性生长和耐药,GBM的复发几乎是不可避免的。替莫唑胺(TMZ)可有效穿透血脑屏障,通过其DNA甲基化损伤作用诱导细胞凋亡,是GBM化疗的首选化疗药物。然而,TMZ耐药的发展是相当普遍的,超过50%的GBM患者对TMZ治疗没有反应。GBM细胞对TMZ治疗的获得性耐药可能是治疗失败的原因。因此,迫切需要了解GBM的侵袭特征和TMZ耐药性的潜在机制。


由于肿瘤蛋白折叠超负荷,内质网应激往往会被激活,以适应细胞内外环境刺激。为了研究内质网应激在GBM中的作用,作者利用基因型组织表达生物库(GTEx)和中国胶质瘤数据库(CGGA)分析发现GBM组织中,内质网应激标志基因HSPA5表达上调,内质网应激信号激活。并且结合Western blots和RNA-seq,发现内质网应激,特别是未折叠蛋白反应的PERK/eIF2α/ATF4信号,在GBM细胞TMZ处理下增强



为了进一步探究内质网应激在GBM耐药中的作用,作者使用TMZ作用联合使用eIF2α激动剂Salubrinal及抑制剂ISRIB,以及干预ATF4的表达,发现抑制内质网应激PERK分支,可以有效地抑制细胞迁移和侵袭,促进TMZ诱导的细胞凋亡,提示PERK/eIF2α/ATF4信号在GBM肿瘤的侵袭性生长和TMZ耐药性中起着关键作用



由于转录因子ATF4的多个靶基因可能参与GBM的细胞迁移和化疗耐药,作者进行ChIP-seq并联合RNA-seq进一步探索了ATF4调控的基因网络,发现ATF4靶向基因主要富集于与细胞迁移调控、解剖结构形态发生、运动调控、细胞迁移正向调控等生物进程通路。并且鞘氨醇激酶1(SPHK1)作为RNA-seq前30个上调基因之一,是ATF4转录调控的关键分子



SPHK1可以催化鞘氨醇1磷酸生成,对肿瘤进展、迁移和侵袭过程有重要影响。SPHK1在GBM患者中表达上调,且与预后不良呈正相关。随后作者进一步研究SPHK1对GBM细胞侵袭性和TMZ耐受的影响,发现抑制SPHK1同样可以有效地抑制细胞迁移和侵袭,促进TMZ诱导的细胞凋亡



上皮间充质转化(EMT)已被广泛认为是导致肿瘤侵袭和化疗耐药的细胞事件。为了研究SPHK1信号与GBM内质网应激和EMT的关系,作者进一步分析了CGGA的数据,发现SPHK1的表达与EMT相关分子SNAI2和VIM正相关。并且使用siRNA抑制ATF4-SPHK1信号通路可有效地减弱EMT。这些结果表明ATF4-SPHK1信号通路可能通过调节EMT,在GBM侵袭性生长和GBM TMZ耐药中的发挥关键作用



最后,作者在小鼠原位胶质瘤模型中进行验证,使用TMZ联合SPHK1抑制剂PF543以及被证实具有抑制ATF4作用的BRAF抑制剂Vemurafenib,证实阻断ATF4-SPHK1信号通路是克服GBM患者TMZ耐药的潜在有效策略






通讯作者简介


高宇飞 教授

吉林大学中日联谊医院

. 主任医师/教授/博士研究生导师,吉林大学“唐敖庆学者”英才教授,享受吉林省政府津贴专家

. 现任吉林大学中日联谊医院副院长,神经外科学科带头人;吉林省脑胶质瘤精准诊疗重点实验室主任;吉林省神经肿瘤工程实验室负责人

. 现兼任中国医师协会神经外科医师分会常务委员;中华医学会医学工程学分会常务委员;中国康复医学会意识障碍康复专业委员会副主任委员;中国老年医学学会神经外科分会委员会常务委员;吉林省细胞生物学会理事会副理事长;吉林省康复医学会副会长;吉林省医师协会神经外科医师分会副主任委员

. 先后发表高水平论文80余篇,主编、参编著作30余部;主持科技部2030-重大项目、国家自然科学基金、中国博士后基金、教育部等课题近30项

. 2017年,获王忠诚中国神经外科青年医师奖;先后获长白山领军人才(医疗卫生)、吉林省拔尖创新人才(第二层次)、吉林省省有突出贡献专家等称号


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