RWPE-1人正常前列腺上皮細胞專用培養(yǎng)基助力揭示新的藥物耐藥機制
瀏覽次數(shù):160 發(fā)布日期:2026-4-9
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中喬新舟助力相關(guān)成果發(fā)表
研究單位:重慶醫(yī)科大學發(fā)表
期刊:Molecular Cancer
影響因子:33.9
恩扎魯胺耐藥是去勢抵抗型前列腺癌預(yù)后不良的重要原因,盡管已知 KDM5B 在耐恩扎魯胺的去勢抵抗型前列腺癌中高表達,但其介導(dǎo)耐藥的具體機制尚不明確。本研究采用單細胞與多組學生物信息學分析結(jié)合體外、體內(nèi)實驗驗證,并運用乳;鞍踪|(zhì)組學、CRISPR/Cas9、ChIP 及雙熒光素酶報告實驗等技術(shù)開展機制探究。結(jié)果顯示,KDM5B 可通過表觀遺傳抑制 PTEN,激活 PI3K/Akt 通路,上調(diào) PGK1 并引發(fā)代謝重編程與乳酸生成,進而誘導(dǎo)恩扎魯胺耐藥;乳酸可作為底物經(jīng) p300 介導(dǎo) hnRNPA1 第 179 位賴氨酸乳;,阻斷其 NEDD4L 介導(dǎo)的泛素化以穩(wěn)定蛋白,促進 AR-V7 剪接,同時 KDM5B 與 AR 之間還形成正反饋環(huán)路進一步增強耐藥。體內(nèi)實驗證實,抑制 KDM5B 或 p300 可逆轉(zhuǎn)恩扎魯胺耐藥。本研究揭示了連接代謝、表觀遺傳與 KDM5B/AR 反饋環(huán)路的耐藥新機制,提示多靶點干預(yù)有望成為克服去勢抵抗型前列腺癌恩扎魯胺耐藥的有效策略。
我們榮幸地向長期使用中喬新舟無血清培養(yǎng)基的合作伙伴致以熱烈祝賀
由重慶醫(yī)科大學研究團隊完成的成果《KDM5B-driven glucose metabolic reprogramming promotes enzalutamide resistance in prostate cancer via the lactate/hnRNPA1 lactylation/AR-V7 axis》發(fā)表于國際知名期刊《Molecular Cancer》(IF=33.9)。在該研究中,作者團隊選用了中喬新舟提供的RWPE-1人正常前列腺上皮細胞專用培養(yǎng)基(貨號:ZM0351),用于關(guān)鍵細胞模型的培養(yǎng)。
該研究確定了一種機制,將代謝、表觀遺傳學和KDM5B/AR反饋環(huán)與耐藥性聯(lián)系起來。這些發(fā)現(xiàn)表明,多靶點策略可能是克服CRPC中Enza耐藥性的有希望的方法。
一、研究背景與科學問題
前列腺癌(PCa)仍然是全世界男性癌癥相關(guān)死亡的主要原因之一。其發(fā)病率在不同地區(qū)有顯著差異。雄激素受體信號抑制劑(ARSIs),如恩扎魯胺(Enza),是晚期PCa的主要治療方法。這些藥物通過阻斷雄激素受體(AR)信號來抑制腫瘤生長。然而,大多數(shù)患者最終發(fā)展為去勢抵抗型前列腺癌(CRPC)對ARSIs的抗性涉及復(fù)雜的機制,其中一個關(guān)鍵因素是組成性活性雄激素受體剪接變異體(AR-Vs)的發(fā)展。最著名的變體AR-V7缺乏Enza所針對的配體結(jié)合域(LBD)。這種缺失使 AR-V7 持續(xù)活躍,即使在強效 ARSI 存在的情況下,也能促進親腫瘤的轉(zhuǎn)錄程序。雖然AR-V7的下游效應(yīng)已被充分描述,但控制其剪接的上游調(diào)控網(wǎng)絡(luò)尚未完全了解。
二、核心優(yōu)勢
本研究結(jié)合“多組學分析和臨床前模型及臨床隊列“的功能驗證,識別出Enza耐藥性的新機制。證明KDM5B通過表觀遺傳抑制PTEN激活PI3K/Akt通路。這導(dǎo)致糖酵解酶磷酸甘油激酶1(PGK1)上調(diào),促進代謝重編程和乳酸積累。乳酸增加后,作為p300介導(dǎo)的裂接因子hnRNPA1在賴氨酸179處乳化的底物。HDAC1/2可以可逆地去除這種修改。乳酸化的hnRNPA1(K179la)保持穩(wěn)定,因為它避免了NEDD4L介導(dǎo)的泛素化和降解。該改裝提升了主動AR-V7接頭變體的生產(chǎn)效率,這是抵抗力的關(guān)鍵因素。研究團隊還發(fā)現(xiàn)了一個潛在的反饋環(huán)路,即KDM5B驅(qū)動的Akt信號促進AR激活,而AR隨后增加KDM5B轉(zhuǎn)錄。這個環(huán)路有助于維持阻力。發(fā)現(xiàn)表明針對KDM5B介導(dǎo)軸的多靶點干預(yù)可能成為克服Enza耐藥性的有前景策略。
三、實驗方法與主要結(jié)果
1、在高乳酸化代謝的EnzR PCa亞群中識別KDM5B
為了探討Enza抗性的異質(zhì)性,首先團隊分析了親本細胞和EnzR LNCaP細胞的scRNA-seq數(shù)據(jù),識別出16個不同的細胞簇。通過根據(jù)細胞的耐藥狀態(tài)和LRG活性進行分類,確定了四個主要亞組:敏感高乳化(SH)、敏感低乳化(SL)、耐藥高乳化(RH)和耐藥低乳化(RL);蚪M變異分析(GSVA)顯示RH簇在糖酵解和耐藥相關(guān)通路方面顯著富集,而CellChat分析顯示該簇擁有最活躍的細胞間通信網(wǎng)絡(luò),在原腫瘤誘導(dǎo)信號(如膠原蛋白)中發(fā)揮關(guān)鍵作用。
圖1:在高乳酸化代謝的EnzR PCa亞群中識別KDM5B
A示意圖,說明單細胞RNA測序(scRNA-seq)分析的工作流程。
B圖均勻流形近似與投影(UMAP)圖,顯示了從scRNA-seq數(shù)據(jù)集中識別出的16個不同細胞簇。
C細胞群體的分層。細胞按樣本來源分類(右上角為Enza敏感型與抗性型)及由“AUCell”算法推導(dǎo)出的乳酸相關(guān)基因(LRG)特征評分(左上角)。
Enza敏感和抗性樣品之間的差異表達基因(DEGs)的火山圖GSE104935數(shù)據(jù)集(|logFC| < 0.5,p< 0.05).
2、KDM5B通過上調(diào)PGK1重新編程葡萄糖代謝,并賦予Enza耐藥性
基于我們的scRNA-seq分析,顯示KDM5B+耐藥細胞中糖酵解通路富集。結(jié)合我們之前的數(shù)據(jù),顯示KDM5B表達與全局Pan-Kla水平呈正相關(guān)。為了驗證這一點,我們首先確認了抗藥細胞的代謝表型。事實上,EnzR細胞表現(xiàn)出高糖解狀態(tài),其特征是糖PER和ECAR相較于其敏感細胞更高。重要的是,這種糖解重編程與KDM5B的表達密切相關(guān)。這一點通過在EnzR細胞中敲低KDM5B得以證實,降低了其糖解能力、葡萄糖攝取和乳酸的產(chǎn)生。相反,EnzS細胞中的異位KDM5B過度表達足以增加這些糖酵解指標。因此,這些數(shù)據(jù)表明,在Enza抗性細胞中觀察到的葡萄糖代謝重編程可能由KDM5B驅(qū)動。
圖2:KDM5B通過上調(diào)PGK1重新編程葡萄糖代謝,并賦予恩扎耐藥性
海馬XF代謝通量分析。比較Enza敏感(EnzS)和抗性(EnzR)LNCaP細胞(A)在KDM5B敲低后(B)及親本細胞KDM5B過表達(C)后,在EnzR細胞中的糖解質(zhì)子外流速率(GlycoPER)、細胞外酸化速率(ECAR)和氧氣消耗速率(OCR)。
使用熒光葡萄糖類似物2-NBDG進行葡萄糖攝取測定。定量KDM5B敲低EnzR細胞(D)和KDM5B過度表達的親本細胞(E)中的葡萄糖攝取。
KDM5B 敲除 EnzR 細胞(左)和 KDM5B 過表達親代細胞(右)的乳酸產(chǎn)生測定。
3、KDM5B通過表觀遺傳機制抑制PTEN,激活PI3K/Akt通路,推動糖酵解,并促進對恩扎魯胺的耐藥性
為研究KDM5B調(diào)控的下游通路,我們分析了來自KDM5B過表達RNA-seq數(shù)據(jù)集中的差異表達基因(DEGs)。從功能上講,DEGs指向兩個主要的生物學主題。首先,如預(yù)期,與KDM5B核心酶功能相關(guān)的Go術(shù)語,如“組蛋白賴氨酸脫甲基化”和“組蛋白脫甲基化”,被富集。其次,且更具機制性的是,KEGG通路分析發(fā)現(xiàn)了“糖酵解/糖新生”和“PI3K-Akt信號通路”的富集。這一發(fā)現(xiàn)與scRNA-seq分析一致,后者還顯示KDM5B+耐藥細胞中PI3K-Akt通路富集。
圖3:KDM5B通過表觀遺傳機制抑制PTEN激活PI3K/Akt通路,驅(qū)動糖酵解,并促進對enzalutamide的耐藥性
RNA-seq數(shù)據(jù)的基因本體(GO)和KEGG功能通路。
Western blot 分析顯示,KDM5B 的敲低會增加 EnzR 細胞(C)中的 PTEN 并降低 p-Akt 水平,而 KDM5B 過表達則在親本細胞(D)中產(chǎn)生相反效果。H3K4me3水平被標為KDM5B脫甲基化酶活性的對照。
免疫熒光染色顯示,在不同治療條件下,異種移植腫瘤中Akt(綠色)和p-Akt(紅色)均定位。圖像通過共聚焦激光掃描顯微鏡(比例:20微米)拍攝。
4、hnRNPA1-K179的乳化驅(qū)動AR-V7剪接,并賦予PCa中的Enza抗性
鑒于KDM5B促進糖酵解,我們首先試圖將這一代謝性狀與下游信號傳導(dǎo)聯(lián)系起來。TCGA-PRAD數(shù)據(jù)集的GSEA顯示,高KDM5B表達組中“通過切合體進行替代mRNA剪接”通路富集(ES = 0.6876,NP = 0.0000)。這促使我們假設(shè)KDM5B驅(qū)動的乳酸積累可能影響AR切割,從而產(chǎn)生抗性相關(guān)變異體AR-V7。支持這一觀點的是,在我們的小鼠CDX模型中,KDM5B敲低細胞的腫瘤組織乳酸水平較低。當腫瘤組織接受乳酸處理時,AR-V7 mRNA水平隨時間和劑量變化增加,確立乳酸與AR-V7表達之間的直接聯(lián)系。
圖4:hnRNPA1-K179的乳酸化驅(qū)動AR-V7剪接,并賦予PCa中的Enza抗性
基因集富集分析(GSEA)顯示,TCGA-PRAD數(shù)據(jù)庫中KDM5B高表達組中“通過切合體進行替代mRNA剪接”通路的富集。
CDX模型示意圖(左)及不同干預(yù)組切除腫瘤乳酸水平的定量(右,n=5)(使用Biorender平臺繪制)。
RT-qPCR分析表明,乳酸處理會以劑量(左)和時間依賴(右)方式提高異種移植組織中的AR-V7 mRNA水平。
CDXEnzR和CDX親本組織乳酸化組學分析示意圖(使用Biorender平臺繪制)。
5、K179的乳化通過抑制hnRNPA1的NEDD4L介導(dǎo)泛素化和蛋白酶體降解來穩(wěn)定其蛋白酶體
我們研究了hnRNPA1乳糖化如何改善AR-V7剪接。由于蛋白質(zhì)穩(wěn)定性會影響剪接因子活性,我們首先進行了環(huán)己酰胺(CHX)追蹤測定。結(jié)果顯示,非乳酰化的K179R突變體穩(wěn)定性低于野生型(WT)hnRNPA1。此外,乳酸處理提高了WT hnRNPA1的穩(wěn)定性,但未影響K179R突變體,表明K179乳酰化能增強hnRNPA1的穩(wěn)定性。由于蛋白質(zhì)穩(wěn)定性通常受泛素化控制,我們測量了hnRNPA1泛素化水平。我們觀察到EnzR細胞中的泛素化減少。與此一致的是,抑制糖酵解作用會增加hnRNPA1泛素化,而乳酸處理則產(chǎn)生相反效果
圖5.K179的乳酸化通過抑制hnRNPA1的NEDD4L介導(dǎo)泛素化和蛋白酶體降解來穩(wěn)定其蛋白酶體
蛋白質(zhì)穩(wěn)定性分析。用WT或K179R突變hnRNPA1重構(gòu)的hnRNPA1-KO EnzR細胞,使用蛋白質(zhì)合成抑制劑環(huán)己酰亞胺(CHX)(40微分)處理,可加乳酸或無乳酸(20微分)。西方印跡(A)和hnRNPA1半衰期(B)定量顯示乳酸穩(wěn)定WT,但不穩(wěn)定K179R hnRNPA1。
體內(nèi)泛素化檢測。Flag-hnRNPA1的泛素化在EnzR細胞中低于親本細胞(C)。乳酸處理(20uM)減少,而氧酸鈉(20uM)增加,hnRNPA1泛素化(D)。
6、KDM5B與配體非依賴AR信號之間的潛在正反饋環(huán)路驅(qū)動Enza電阻
鑒于ENZA抗性PCa細胞中KDM5B表達升高,且AR在此過程中扮演重要角色,我們旨在利用TCGA-PRAD數(shù)據(jù)庫中的RNA-seq譜分析KDM5B與AR之間的關(guān)系。GSEA顯示KDM5B高表達組的“雄激素反應(yīng)”通路顯著富集,并且觀察到KDM5B與AR mRNA水平之間存在強正相關(guān)。這一相關(guān)性進一步得到了我們的發(fā)現(xiàn)支持,即AR陽性PCa細胞系(LNCaP,C4-2)表達的KDM5B水平高于AR陰性系(DU-145,PC-3)。為了探討潛在的直接調(diào)控關(guān)系,我們調(diào)節(jié)了AR活性。敲低AR會降低KDM5B表達,而AR過度表達則有相反效果。此外,通過AR配體二氫睪酮(DHT)刺激AR活性,或通過慢病毒遞送增加AR蛋白水平,均導(dǎo)致KDM5B表達的劑量依賴性增加。
圖6.KDM5B與配體非依賴的AR信號之間的正反饋環(huán)路驅(qū)動了Enza的抵抗
GSEA顯示TCGA-PRAD數(shù)據(jù)庫中KDM5B高表達組“雄激素反應(yīng)”通路富集。
TCGA-PRAD隊列(B)及多種前列腺細胞系(C)中KDM5B與AR mRNA表達的相關(guān)分析。
西方墨跡(D)和RT-qPCR(E)分析顯示,AR敲低會降低KDM5B表達。
四、總結(jié)
本文研究揭示了一種新的藥物耐藥機制:KDM5B通過表觀遺傳沉默PTEN激活PI3K/Akt信號通路,進而上調(diào)PGK1,重編程腫瘤細胞中的葡萄糖代謝并促進乳酸積累。乳酸通過P300介導(dǎo)的hnRNPA1乳酸化增強AR-V7的表達。值得注意的是,還有一種閉環(huán)機制,涉及“KDM5B-PTEN/PI3K/Akt-AR-KDM5B”。本研究為糖酵解產(chǎn)生的乳酸在PCa中Enza耐藥性提供了新視角。它不僅擴展了復(fù)雜的代謝、表觀遺傳和耐藥網(wǎng)絡(luò),還提出了多靶點聯(lián)合干預(yù)的潛在治療策略,以逆轉(zhuǎn)PCa中的Enza耐藥性。
五、關(guān)于中喬新舟
本研究中RWPE-1細胞使用了RWPE-1人正常前列腺上皮細胞專用培養(yǎng)基(貨號:ZM0351)進行培養(yǎng),印證了高端科研對專用試劑產(chǎn)品的要求。
中喬新舟提供品種豐富的細胞培養(yǎng)基產(chǎn)品,主要分為基礎(chǔ)培養(yǎng)基,細胞系完全培養(yǎng)基,動物原代細胞完全培養(yǎng)基,人原代細胞完全培養(yǎng)基,永生化細胞完全培養(yǎng)基等。該系列產(chǎn)品均由公司技術(shù)研發(fā)團隊歷經(jīng)數(shù)年精心設(shè)計優(yōu)化,可保持細胞良好的生長狀態(tài)。所有產(chǎn)品均有通過嚴格的質(zhì)控體系,經(jīng)過微生物檢測、PH值檢測、細跑生長驗證實驗等確保了培養(yǎng)基質(zhì)量的穩(wěn)定性。
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