靶向ERK1/2和p38 MAPK通路减轻Golgin-97缺失诱导的乳腺癌进展
靶向ERK1/2和p38 MAPK通路抑制Golgin-97缺失诱导的乳腺癌进展
研究背景
乳腺癌是全球女性中最常见的癌症类型,尤其是三阴性乳腺癌(Triple-Negative Breast Cancer, TNBC)具有较高的转移率和较差的预后。TNBC缺乏雌激素受体、孕激素受体和人表皮生长因子受体2的表达,导致内分泌治疗无效,化疗成为主要治疗手段。然而,化疗药物耐药性和副作用(如肺炎和严重炎症)限制了其疗效。因此,寻找新的分子靶点和治疗策略对改善TNBC患者的预后至关重要。
高尔基体(Golgi apparatus)是细胞内的一个重要细胞器,负责蛋白质和脂质的运输与修饰。近年来,研究发现高尔基体在癌症细胞迁移和侵袭中发挥重要作用。Golgin-97是一种位于高尔基体反式网络(Trans-Golgi Network, TGN)的蛋白质,参与调控高尔基体的完整性和囊泡运输。此前的研究表明,Golgin-97在乳腺癌中的低表达与患者预后不良相关,但其在癌症进展中的具体机制尚不明确。
研究来源
该研究由来自Chang Gung University的Yu-Chin Liu及其团队完成,并于2025年发表在Cell Communication and Signaling期刊上。研究团队通过基因敲除(CRISPR-Cas9)、动物模型(斑马鱼和小鼠异种移植)、多组学分析(下一代测序和蛋白质组学)以及激酶抑制剂处理等方法,系统研究了Golgin-97在乳腺癌进展中的作用及其调控机制。
研究流程与结果
1. Golgin-97基因敲除模型的建立与验证
研究团队首先利用CRISPR-Cas9技术构建了Golgin-97基因敲除(KO)的MDA-MB-231乳腺癌细胞系。通过Western blotting验证了Golgin-97蛋白的缺失,并观察到KO细胞中IκBα和TGN46蛋白表达水平下降,同时细胞迁移和侵袭能力显著增强。
2. 动物模型验证Golgin-97缺失对癌症转移的影响
为了验证Golgin-97缺失在体内的作用,研究团队使用了斑马鱼和小鼠模型。在斑马鱼模型中,Golgin-97 KO细胞显示出更高的转移率,尤其是在注射后的第二天,转移率显著高于对照组。在小鼠异种移植模型中,Golgin-97 KO细胞在肺部的转移灶数量和肿瘤细胞密度显著增加,表明Golgin-97缺失促进了乳腺癌的转移和侵袭。
3. 多组学分析揭示Golgin-97缺失的调控网络
通过下一代测序(NGS)和定量蛋白质组学分析,研究团队发现Golgin-97缺失导致783个基因显著上调,涉及Wnt信号通路、MAPK激酶级联反应和炎症细胞因子等关键调控网络。IPA(Ingenuity Pathway Analysis)分析进一步揭示了IL-1β、TNF、BMP4等上游调控因子在Golgin-97缺失诱导的癌症进展中的重要作用。
4. 靶向ERK1/2和p38 MAPK通路抑制癌症进展
研究团队发现,Golgin-97缺失通过激活ERK1/2和p38 MAPK信号通路促进乳腺癌细胞的迁移和侵袭。通过使用ERK1/2抑制剂U0126和p38 MAPK抑制剂SB203580,研究团队成功抑制了Golgin-97 KO细胞的迁移能力,并降低了IL-1β、IL-6和MMP1等炎症介质的表达。此外,联合使用这两种抑制剂显著增强了化疗药物紫杉醇(Paclitaxel, PTX)的疗效,减少了肺转移和肺损伤。
5. 缺氧条件下Golgin-97表达的下调机制
研究还发现,缺氧是导致Golgin-97表达下调的生理条件。通过使用缺氧模拟剂CoCl2处理细胞,研究团队观察到HIF1α蛋白的积累以及Golgin-97、TGN46和IκBα蛋白水平的下降。同时,ERK1/2和p38 MAPK信号通路被激活,表明缺氧条件下Golgin-97的表达受到MAPK信号通路的负调控。
研究结论与意义
1. Golgin-97在乳腺癌中的抑癌作用
研究表明,Golgin-97通过调控ERK1/2和p38 MAPK信号通路抑制乳腺癌细胞的迁移和侵袭。Golgin-97的缺失导致炎症因子和Wnt/MAPK信号通路的激活,从而促进癌症进展。
2. 靶向MAPK信号通路的治疗潜力
ERK1/2和p38 MAPK抑制剂不仅能够抑制Golgin-97缺失诱导的癌症进展,还能增强化疗药物的疗效,减少肺转移和肺损伤。这为TNBC患者提供了新的治疗策略。
3. 缺氧与Golgin-97表达的调控
研究揭示了缺氧条件下Golgin-97表达下调的机制,并提出了ERK/MAPK信号通路与Golgin-97之间的负反馈环路。这一发现为理解肿瘤微环境中高尔基体功能的调控提供了新的视角。
研究亮点
- 创新性研究方法:研究结合了CRISPR-Cas9基因编辑、多组学分析和动物模型,系统揭示了Golgin-97在乳腺癌中的调控机制。
- 治疗策略的突破:首次提出ERK1/2和p38 MAPK抑制剂联合化疗药物的治疗方案,显著提高了TNBC的治疗效果。
- 缺氧与癌症进展的联系:揭示了缺氧条件下Golgin-97表达下调的机制,为肿瘤微环境的研究提供了新的方向。
研究价值
该研究不仅阐明了Golgin-97在乳腺癌中的抑癌作用及其调控机制,还为TNBC的治疗提供了新的靶点和策略。通过靶向ERK1/2和p38 MAPK信号通路,研究团队成功抑制了癌症的进展和转移,同时减少了化疗药物的副作用。这一成果为未来的癌症药物开发和临床治疗提供了重要的理论依据和实践指导。