针对由超级增强子驱动的MAB21L2蛋白可抑制神经母细胞瘤的生长和迁移

《Experimental Cell Research》:Targeting super-enhancer-driven MAB21L2 suppresses neuroblastoma growth and migration

【字体: 时间:2026年02月05日 来源:Experimental Cell Research 3.5

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  神经母细胞瘤(NB)的致病机制涉及超增强子(SE)调控的关键基因。本研究发现MAB21L2基因与NB特异性SE相关,验证其通过激活迁移相关通路促进肿瘤进展,沉默MAB21L2可抑制体外及体内肿瘤细胞增殖和迁移能力。这些成果揭示了SE-MAB21L2轴在NB恶性转化中的核心作用,为靶向治疗提供新思路。

  
陈彦玲|吴迪|杨春|潘静静|陶彦芳|卓然|李根|于娟娟|李晓璐|潘健|张子木|王建伟|杨阳
中国江苏省苏州市苏州大学儿童医院儿科研究所,215003

摘要

神经母细胞瘤(NB)是一种常见的儿童肿瘤,占儿童癌症相关死亡人数的15%以上。超级增强子(SEs)作为关键的顺式调控元件,在多种肿瘤中驱动癌基因的表达,可能为揭示NB的发病机制提供新的策略。本研究详细分析了表观基因组和转录组数据,以描绘NB中的独特SE景观。我们发现MAB21L2位点存在NB特异性和共性的SE。功能分析进一步强调了MAB21L2在NB中的致癌作用,并将其高表达与患者预后不良联系起来。MAB21L2的敲低显著抑制了NB肿瘤细胞的体外生长并减少了其体内的增殖。值得注意的是,通过RNA-seq分析和实验验证,我们证明MAB21L2显著增强了NB细胞的迁移能力。总体而言,这些发现突显了超级增强子-MAB21L2轴在NB发病机制中的关键作用,并提供了关于NB进展的机制见解。

引言

神经母细胞瘤(NB)是最常见的颅外实体瘤,起源于交感神经系统的神经嵴前体细胞。它约占所有儿童癌症的10%,并导致高达15%的儿童癌症相关死亡1,2。大多数病例在五岁之前被诊断出来,诊断时的中位年龄为17个月3。神经母细胞瘤的管理高度依赖于风险分级。对于低风险和中等风险患者,单独手术或辅以少量化疗通常能获得良好的生存结果。相比之下,高风险神经母细胞瘤的治疗需要密集的多模式方法4,5,这通常包括诱导化疗、原发肿瘤的手术切除、骨髓清除巩固治疗,随后进行自体干细胞移植,以及对原发部位和残留转移灶的放疗4。近年来,随着免疫疗法(特别是抗GD2单克隆抗体)的引入,巩固治疗后的阶段发生了革命性变化,这些疗法通过针对微小残留病灶显著提高了生存率6,7,8。这一范式现在正扩展到各种癌症的围手术期,以根除微转移病灶并预防复发9,10。此外,针对驱动基因改变(如ALK突变)的靶向治疗变得越来越重要,ALK抑制剂在临床试验中显示出有希望的疗效11,12,13。尽管取得了这些进展,高风险神经母细胞瘤的长期生存率仍仅为约50%至60%1,2,这迫切需要进一步研究以探索新的治疗选项并提高生存率。
超级增强子(SEs)是一组高度活跃的增强子簇。它们富含转录因子和共因子,还存在如H3K27ac这样的组蛋白修饰,这是SE的标志14,15。SEs与编码细胞身份关键调节因子的基因相关14,并已被发现对多种癌症的发展起重要作用16。在某些T-ALL病例中,杂合体体细胞突变引入了MYB的结合位点,在TAL1癌基因上游形成了超级增强子,从而招募了H3K27ac的结合伙伴CBP和主要的白血病转录复合体的核心成分17。在结直肠癌中,控制PHF19和TBC1D16的SEs可以调节肿瘤发生18。在肺腺癌中,核心SE元件异常激活MYEOV,导致铁死亡受到抑制,促进增殖并缩短生存期19。在我们之前的研究中,我们已经确定NB中的SE相关TTC8基因改变了PHOX2B的分布并激活了丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)信号通路,从而促进了肿瘤发生20。此外,我们早期的研究还表明,专门针对SEs的溴结构域蛋白4(BRD4)抑制剂GNE987在NB和T-ALL中表现出显著的抗癌特性21,22。由于SEs驱动的关键基因与多种癌症相关,它们的识别吸引了大量研究关注,并有望成为潜在的治疗靶点。
MAB21L2属于进化上保守的男性异常21(MAB21)样蛋白家族,最初在秀丽隐杆线虫中发现23。大多数关于MAB21L2的研究强调了其在眼睛发育中的作用。在斑马鱼中,由于敲低或突变导致mab21l2表达减少,可引起多种眼部缺陷,包括晶状体和角膜发育异常,以及视杯形成和神经发生问题24,25,26,27。同样,在小鼠中,Mab21l2的敲除会导致晶状体缺失和显著的视网膜发育缺陷28。人类MAB21L2的变异也与无眼症、小眼症和缺损性脉络膜缺损(AMC)等病症相关25,29,30,31,32。最近的一项研究确定了MAB21L2上游的两个非编码保守元件,这些元件在人类AMC中起调控作用33。此外,Mab21l2在中孕期胚胎发生的中枢神经系统(CNS)和神经嵴中表达,可能在脊椎动物神经发育的各个方面发挥作用34。然而,除了其在眼睛发育中的作用外,MAB21L2与其他神经发育或神经系统疾病方面的功能仍大多未被探索。在我们的初步工作中,对NB细胞中的SE进行筛选,发现了一个位于MAB21L2基因位点附近的SE;进一步的全面表达分析表明,MAB21L2在NB中表现出特异性高表达。基于这些观察结果,我们试图系统地研究MAB21L2在NB发病机制中的作用。
在这项研究中,我们提出了一个新发现:MAB21L2在NB中具有致癌作用,并由其基因组位点上的SE进行转录调控。通过对NB患者样本和细胞系的H3K27ac ChIP-seq数据分析,确认了大多数病例中MAB21L2旁边存在一个SE。我们进一步通过报告基因实验验证了该SE内的增强子4和5能够促进MAB21L2的表达。此外,MAB21L2的删除显著抑制了NB肿瘤细胞的体外生长并减缓了其体内的增殖。值得注意的是,MAB21L2敲低后下调的基因在与细胞迁移相关的生物过程中富集。我们的实验结果证实,MAB21L2的删除降低了NB肿瘤细胞的迁移能力。这些发现强调了MAB21L2在NB肿瘤发展和进展中的关键作用。

部分内容摘录

细胞培养

人类NB细胞系(SK-N-BE(2)、IMR32和SH-SY5Y)以及正常的人类胚胎肾细胞(293T)来自中国科学院细胞库。SK-N-BE(2)细胞在添加了10%胎牛血清(FBS)和1%青霉素-链霉素的DMEM/F12(BasalMedia)培养基中维持。IMR32细胞在添加了10% FBS(Gibco)和1%青霉素-链霉素的MEM培养基中培养(Beyotime)。同样,SH-SY5Y和293T细胞在高葡萄糖DMEM培养基中培养

神经母细胞瘤中超级增强子的全基因组鉴定

为了研究超级增强子(SEs)在神经母细胞瘤(NB)中的作用,我们利用GSE90805和GSE90683中的NB患者和NB细胞系的H3K27ac ChIP-seq数据进行了SE鉴定。值得注意的是,某些SE存在于大多数NB患者和NB细胞系中,但在人类神经嵴细胞(hNCC)系中不存在。与这些SE相关的基因可能在NB的发病机制中起重要作用。为了进一步探索这些基因的功能,我们

讨论

神经母细胞瘤(NB)是一种常见的儿童肿瘤,占儿童癌症相关死亡人数的15%以上1。其发病机制复杂,涉及多个基因和信号通路的异常。NB可以分为四个风险等级:非常低风险、低风险、中等风险和高风险,这些组的恶性程度差异显著1,2,45,46,47,48。对于低风险和中等风险组,手术切除肿瘤通常能获得良好的结果,

结论

总之,我们的研究通过H3K27ac ChIP-seq数据确认MAB21L2是神经母细胞瘤(NB)中的一个超级增强子驱动基因。通过生物信息学分析和功能实验,我们证明MAB21L2在NB中表现出特异性过表达,并通过激活细胞迁移通路促进肿瘤进展。这些发现阐明了超级增强子-MAB21L2轴在NB发病机制中的关键作用,并提供了关于NB恶性的机制见解。未来的研究将

作者贡献声明

李根:方法学。卓然:正式分析。于娟娟:正式分析。杨春:方法学、研究、正式分析。杨阳:撰写——初稿、可视化、软件、资金获取、概念化。吴迪:验证、方法学、研究。陶彦芳:资金获取、正式分析。潘静静:研究、数据管理。潘健:监督、概念化。李晓璐:方法学。陈彦玲:撰写——初稿、方法学,

未引用的参考文献

21.; 22.; 36..

伦理批准和参与同意

本研究遵循世界医学协会的《赫尔辛基宣言》伦理准则,并得到了苏州大学儿童医院伦理委员会的批准(编号SUEC2000-021和SUEC2011-037)。已从每位参与者的监护人处获得了书面知情同意。所有动物研究均获得了苏州学院动物护理委员会的批准(批准编号:CAM-SU-AP#: JP-2018-1)。

出版同意

不适用

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的可能会影响本文报告工作的财务利益或个人关系。

数据可用性

RNA-seq数据可通过Gene Expression Omnibus(GEO;http://www.ncbi.nlm.nih.gov/geo/)存储库获取,访问号为GSE291753。

缩写

缩写全名
AC壶腹癌
AML急性髓系白血病
ASPS肺泡软组织肉瘤
B-ALLB-淋巴细胞白血病
BLCA膀胱癌
BRCA浸润性乳腺癌
CESC宫颈癌
CRC结直肠癌
CS软骨肉瘤
CSCC皮肤鳞状细胞癌
DGBMLGG弥漫性胶质瘤
EC子宫内膜癌

资助

本研究得到了国家自然科学基金(82203442, 82373414);苏州市科技发展项目(SKY2022170, SYW2024024, SKY2023187);以及江苏省卫生委员会支持的项目(M2021041)的资助。

利益冲突声明

? 作者声明他们没有已知的可能会影响本文报告工作的财务利益或个人关系。

致谢

作者感谢我们团队的支持。
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