发育多能性相关基因4(Dppa4)通过增强细胞干性增加垂体神经内分泌肿瘤的侵袭性

2025-01-14 Tue
垂体神经内分泌肿瘤细胞干性 Wnt/β-catenin信号通路 Dppa4基因肿瘤侵袭性表观遗传学干细胞调控
Dppa4基因在垂体神经内分泌肿瘤中的致癌作用学术背景垂体神经内分泌肿瘤（Pituitary Neuroendocrine Tumors, PitNETs）是一种常见的颅内肿瘤，通常具有激素分泌功能，是导致人类性腺功能减退和不孕的重要原因之一。尽管大多数PitNETs可以通过手术和药物治疗得到控制，但部分肿瘤表现出对治疗的不敏感性或复发，甚至表现出侵袭性行为，如周围组织的广泛浸润或远处转移。目前，PitNETs的侵袭性机制尚不明确，尤其是肿瘤干细胞在其中的作用尚未得到充分研究。
近年来，研究表明，肿瘤干细胞可能在PitNETs的侵袭性和耐药性中发挥重要作用。胚胎干细胞调控基因Dppa4（Developmental Pluripotency-Associated 4）在某些癌症中过度表达，但其在PitNETs侵袭性中的作用尚未被揭示。因此，本研究旨在探讨Dppa4在PitNETs侵袭性中的分子机制，特别是其如何通过调控肿瘤干细胞的特性来促进肿瘤的侵袭性。
论文来源本论文由Shaista Chaudhary、Ujjal Das、Shaima Jabbar、Omkaram Gangisetty、Bénédicte Rousseau、Simon Hanft和Dipak K. Sarkar共同撰写，作者来自Rutgers, the State University of New Jersey的动物科学系内分泌项目以及Rutgers Cancer Institute of New Jersey的垂体肿瘤项目。该论文于2024年8月2日发表在Neuro-Oncology期刊上，题为《Developmental Pluripotency-Associated 4 Increases Aggressiveness of Pituitary Neuroendocrine Tumors by Enhancing Cell Stemness》。
研究流程1. 动物模型与细胞培养研究首先使用了两种模型：大鼠垂体肿瘤模型和人类垂体肿瘤模型。在大鼠模型中，研究人员使用了孕期酒精暴露（Prenatal Alcohol Exposure, PAE）的雌性Fischer大鼠，这些大鼠在雌激素处理后发展为侵袭性PitNETs。在人类模型中，研究人员使用了来自手术患者的侵袭性垂体肿瘤细胞。
动物模型：PAE大鼠在妊娠期间被喂食含酒精的液体饮食，随后在出生后60天进行双侧卵巢切除术，并植入雌激素胶囊以诱导垂体肿瘤。120天后，收集垂体肿瘤组织进行实验。
细胞培养：从大鼠和人类垂体肿瘤组织中提取细胞进行原代培养，并使用CRISPR技术对Dppa4基因进行敲除和敲入实验。
2. 分子与细胞实验研究人员通过多种分子、细胞和表观遗传学技术，探讨了Dppa4在PitNETs侵袭性中的作用。
RNA测序与基因表达分析：通过RNA测序（RNA-seq）分析PAE大鼠和人类垂体肿瘤细胞的基因表达变化，发现Dppa4在侵袭性肿瘤中显著上调。
CRISPR基因编辑：使用CRISPR技术敲除Dppa4基因，发现敲除后肿瘤细胞的增殖、迁移和成瘤能力显著降低。相反，Dppa4的过表达则增强了这些特性。
染色质免疫共沉淀（ChIP）实验：通过ChIP实验发现，Dppa4能够结合Wnt信号通路的关键启动子区域，表明Dppa4通过调控Wnt/β-catenin信号通路来增强肿瘤干细胞的特性。
3. 表观遗传学机制研究人员还探讨了Dppa4过度表达的表观遗传学机制。通过RNA-seq和ChIP实验，发现PAE导致Dppa4启动子区域的H3K4me3（组蛋白H3第4位赖氨酸三甲基化）标记显著增加，表明Dppa4的表达受到表观遗传调控。
H3K4me3抑制剂实验：使用H3K4me3抑制剂MM-102处理细胞，发现Dppa4的表达显著降低，进一步证实了H3K4me3在Dppa4表达调控中的关键作用。
主要结果Dppa4在侵袭性PitNETs中过度表达：RNA-seq和Western blot实验表明，Dppa4在PAE大鼠和人类侵袭性垂体肿瘤细胞中显著上调，且与肿瘤干细胞的标志物（如Oct4、Sox2、Klf4等）表达增加相关。
Dppa4增强肿瘤干细胞的特性：CRISPR敲除Dppa4后，肿瘤细胞的增殖、迁移和成瘤能力显著降低，而Dppa4的过表达则增强了这些特性。这表明Dppa4通过调控肿瘤干细胞的特性来促进PitNETs的侵袭性。
Dppa4通过Wnt/β-catenin信号通路发挥作用：ChIP实验和基因表达分析表明，Dppa4能够结合Wnt信号通路的关键启动子区域，并通过激活Wnt/β-catenin信号通路来增强肿瘤干细胞的特性。
表观遗传调控机制：PAE导致Dppa4启动子区域的H3K4me3标记增加，表明Dppa4的表达受到表观遗传调控。H3K4me3抑制剂MM-102能够显著降低Dppa4的表达，进一步证实了这一机制。
结论与意义本研究表明，Dppa4在PitNETs的侵袭性中发挥了关键作用，其通过调控肿瘤干细胞的特性并激活Wnt/β-catenin信号通路来促进肿瘤的生长和侵袭。此外，Dppa4的表达受到表观遗传调控，特别是H3K4me3标记的增加。这些发现为PitNETs的治疗提供了新的潜在靶点，尤其是针对Dppa4及其调控通路的药物开发。
研究亮点Dppa4的致癌作用：首次揭示了Dppa4在PitNETs侵袭性中的关键作用，特别是其通过调控肿瘤干细胞特性来促进肿瘤生长和侵袭。
Wnt/β-catenin信号通路的调控：研究发现Dppa4通过激活Wnt/β-catenin信号通路来增强肿瘤干细胞的特性，为理解PitNETs的分子机制提供了新的视角。
表观遗传调控机制：揭示了PAE通过增加H3K4me3标记来调控Dppa4表达的机制，为表观遗传学在肿瘤发生中的作用提供了新的证据。
其他有价值的信息本研究还发现，Dppa4在其他癌症（如非小细胞肺癌）中也可能发挥类似的作用，表明Dppa4可能是一个广泛参与肿瘤发生和发展的关键基因。未来的研究可以进一步探讨Dppa4在其他类型癌症中的作用及其潜在的治疗应用。
通过这项研究，科学家们不仅揭示了Dppa4在PitNETs中的致癌机制，还为未来的肿瘤治疗提供了新的思路和潜在靶点。这一发现有望为侵袭性垂体肿瘤的治疗带来新的突破。