组蛋白去乙酰化酶抑制剂SAHA在LUAD（肺腺癌）和LUSC（肺鳞癌）中的差异转录组调控作用

《Clinical Epigenetics》：Differential transcriptomic modulation by histone deacetylase inhibitor SAHA in LUAD and LUSC

SAHA通过抑制细胞周期和激活特定通路影响NSCLC亚型，LUAD侧重迁移抑制，LUSC侧重凋亡和炎症，构建的模块可指导靶向治疗和生物标志物开发。

　　

摘要

背景

组蛋白去乙酰化酶（HDACs）是非小细胞肺癌（NSCLC）中的关键表观遗传调控因子，然而对HDAC抑制剂（HDACi）的反应在肺腺癌（LUAD）和肺鳞状细胞癌（LUSC）之间存在显著差异。我们研究了广谱HDAC抑制剂苏伯罗兰尼利德羟胺（SAHA，vorinostat）如何重新编程特定类型的转录程序，以及是否是SAHA相关的基因模块而非单个位点，在每种亚型中捕获了具有临床意义的脆弱性。

方法

将类似LUAD的NCI-H1299（TP53^del, NRAS^Q61K）和类似LUSC的NCI-H1703（TP53^WT, PDGFRA^amp, PIK3CA^E542K）细胞分别用SAHA（10 μM，24小时）或DMSO处理。使用edgeR（FDR < 0.05，|log₂FC| > 1）分析批量RNA-seq数据，随后进行GO/Reactome过表达分析、Hallmark GSEA以及基于STRING的蛋白质-蛋白质相互作用映射。我们量化了凋亡（Annexin V/PI）和迁移能力（在丝裂霉素C作用下的划痕实验）。通过将SAHA响应的差异表达基因（DEGs）与GEPIA2中的整体生存相关基因进行交集，构建了SAHA“特征感应”模块，并在592个LUAD和551个LUSC肿瘤中对其进行了评分。利用HDAC异构体与模块评分之间的相关性来定义亚型偏向的HDAC-模块邻域。

结果

SAHA在两种细胞系中都重新编程了转录组（H1299中有1,098个差异表达基因；H1703中有1,532个），共同抑制了E2F/G2-M程序，但在非细胞周期相关指标上表现出差异。在类似LUAD的H1299中，SAHA上调了形态发生/黏附相关基因和KRAS SIGNALING_DN/EMT相关基因的表达，同时抑制了干扰素/应激通路，并在低剂量下显著降低了细胞迁移能力。在类似LUSC的H1703中，SAHA引发了主要的细胞周期检查点关闭，同时诱导了补体/细胞外基质（ECM）反应和炎症反应，导致更强的凋亡作用，但仅对短期迁移能力有轻微抑制。基于生存率的分析确定了四个SAHA特征感应模块；LUAD_RISK模块富含细胞周期/有丝分裂相关基因，并被SAHA减弱，而LUSC_RISK模块则主要下调了检查点、ECM和应激反应相关基因，在TCGA肿瘤中这两类模块都与不同的HDAC中心邻域相关联（HDAC7/9–LUAD_RISK和HDAC4/6–LUSC_RISK）。

结论

SAHA具有共同的抗增殖作用，但在LUAD和LUSC中激活了不同的风险模块——在LUAD中与细胞周期/迁移相关，在LUSC中与检查点/应激相关。这些SAHA特征感应模块为针对亚型的HDAC定向组合提供了机制上的和临床上的框架，并为未来开发NSCLC中的HDACi相关生物标志物奠定了基础。

背景

组蛋白去乙酰化酶（HDACs）是非小细胞肺癌（NSCLC）中的关键表观遗传调控因子，然而对HDAC抑制剂（HDACi）的反应在肺腺癌（LUAD）和肺鳞状细胞癌（LUSC）之间存在显著差异。我们研究了广谱HDAC抑制剂苏伯罗兰尼利德羟胺（SAHA，vorinostat）如何重新编程特定类型的转录程序，以及是否是SAHA相关的基因模块而非单个位点，在每种亚型中捕获了具有临床意义的脆弱性。

方法

将类似LUAD的NCI-H1299（TP53^del, NRAS^Q61K）和类似LUSC的NCI-H1703（TP53^WT, PDGFRA^amp, PIK3CA^E542K）细胞分别用SAHA（10 μM，24小时）或DMSO处理。使用edgeR（FDR < 0.05，|log₂FC| > 1）分析批量RNA-seq数据，随后进行GO/Reactome过表达分析、Hallmark GSEA以及基于STRING的蛋白质-蛋白质相互作用映射。我们量化了凋亡（Annexin V/PI）和迁移能力（在丝裂霉素C作用下的划痕实验）。通过将SAHA响应的差异表达基因（DEGs）与GEPIA2中的整体生存相关基因进行交集，构建了SAHA“特征感应”模块，并在592个LUAD和551个LUSC肿瘤中对其进行了评分。利用HDAC异构体与模块评分之间的相关性来定义亚型偏向的HDAC-模块邻域。

结果

SAHA在两种细胞系中都重新编程了转录组（H1299中有1,098个差异表达基因；H1703中有1,532个），共同抑制了E2F/G2-M程序，但在非细胞周期相关指标上表现出差异。在类似LUAD的H1299中，SAHA上调了形态发生/黏附相关基因和KRAS SIGNALING_DN/EMT相关基因的表达，同时抑制了干扰素/应激通路，并在低剂量下显著降低了细胞迁移能力。在类似LUSC的H1703中，SAHA引发了主要的细胞周期检查点关闭，同时诱导了补体/细胞外基质（ECM）反应和炎症反应，导致更强的凋亡作用，但仅对短期迁移能力有轻微抑制。基于生存率的分析确定了四个SAHA特征感应模块；LUAD_RISK模块富含细胞周期/有丝分裂相关基因，并被SAHA减弱，而LUSC_RISK模块主要下调了检查点、ECM和应激反应相关基因，在TCGA肿瘤中这两类模块都与不同的HDAC中心邻域相关联（HDAC7/9–LUAD_RISK和HDAC4/6–LUSC_RISK）。

结论

SAHA具有共同的抗增殖作用，但在LUAD和LUSC中激活了不同的风险模块——在LUAD中与细胞周期/迁移相关，在LUSC中与检查点/应激相关。这些SAHA特征感应模块为针对亚型的HDAC定向组合提供了机制上的和临床上的框架，并为未来开发NSCLC中的HDACi相关生物标志物奠定了基础。