《Molecular Oncology》：KDM7A and KDM1A inhibition suppresses tumour promoting pathways in prostate cancer
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本研究聚焦晚期去势抵抗性前列腺癌（CRPC）缺乏治愈性疗法的难题。研究人员针对表观遗传共调节因子——赖氨酸去甲基化酶KDM7A和KDM1A，探讨了其作为雄激素受体（AR）共调节因子在CRPC中的作用。研究发现，在AR阳性CRPC细胞中，联合使用KDM1A抑制剂Namoline和KDM7A抑制剂TCE-5002，可导致AR及其驱动转录组的丧失，进而抑制促癌细胞表型。这为开发针对晚期前列腺癌的联合靶向疗法提供了新的临床前证据。
前列腺癌是全球男性最常见的恶性肿瘤之一，其发生和发展与雄激素受体（AR）的信号通路密切相关。尽管通过雄激素剥夺疗法（ADT）和AR信号抑制剂（ARSI）靶向AR通路是标准治疗，但几乎所有患者最终都会进展为去势抵抗性前列腺癌（CRPC），此时治疗选择极为有限，疾病往往致命。因此，寻找新的治疗靶点和策略成为迫在眉睫的挑战。越来越多的证据表明，表观遗传调控因子，特别是赖氨酸去甲基化酶（KDMs），在癌症进展和耐药性产生中扮演关键角色。KDM1A（也称LSD1）作为AR的共调节因子已被广泛研究，而KDM7A在多种癌症中也被鉴定为促癌因子，但其在前列腺癌，特别是CRPC中的具体作用和临床意义仍不清楚。探索KDM7A的功能，并将其与已知的KDM1A联系起来，可能为攻克CRPC这一顽固堡垒打开新的突破口。
本项发表在《Molecular Oncology》上的研究，由J.N. Johnson, V.M. Murphy, S. Berry等研究人员合作完成，旨在阐明KDM7A在前列腺癌中的临床相关性，并评估联合靶向KDM7A和KDM1A在治疗AR阳性CRPC中的治疗潜力。
为了回答上述科学问题，研究者运用了多项关键技术。在临床样本分析方面，研究利用了来自英国诺丁汉（n=104例肿瘤）和美国威尔康奈尔医学院（n=396例肿瘤）的两个独立前列腺癌患者队列的组织微阵列（TMA）进行免疫组化（IHC）分析，以评估KDM7A和KDM1A的蛋白表达水平及其临床相关性。同时，利用cBioportal网络工具分析了包括TCGA前列腺腺癌队列在内的多个公共基因组数据集，以考察KDM7A和KDM1A的基因变异和mRNA表达情况。在细胞和分子机制研究层面，研究使用了多种前列腺癌细胞系模型，包括雄激素依赖的LNCaP细胞和雄激素非依赖的CRPC细胞系（如C4-2和22RV1）。通过小干扰RNA（siRNA）敲低和商业化的药理学抑制剂（KDM1A抑制剂Namoline和KDM7A选择性抑制剂TCE-5002）进行功能学研究。通过定量逆转录聚合酶链反应（qRT-PCR）和蛋白质印迹（Western blot）检测基因和蛋白表达变化。通过细胞增殖（CyQUANT assay）和体外Transwell侵袭实验评估细胞表型。此外，研究还进行了RNA测序（RNA-Seq）分析，以全面揭示抑制剂处理对CRPC细胞转录组、信号通路和选择性剪接的影响。
3.1 患者队列中KDM7A和KDM1A的临床相关性
研究人员首先在公共基因组数据集中发现，在原发性（5.5%）和转移性（6.1%）前列腺腺癌中，KDM7A最常见的基因改变是扩增和/或高mRNA表达，而在神经内分泌前列腺癌（NEPC）队列中则未发现基因改变，部分患者甚至表现为低mRNA，提示KDM7A可能在腺癌亚型中发挥促癌作用，而在NEPC中作用不同。随后，在两个独立患者队列的蛋白水平验证显示，KDM7A和KDM1A在肿瘤组织中均有表达。在英国队列中，KDM1A在肿瘤中的表达显著高于非恶性组织，且KDM7A高水平与高Gleason评分相关。在美国队列中，KDM7A核水平在肿瘤中更高，而KDM1A在肿瘤中水平较低，但在非裔美国人亚组中，高Gleason评分肿瘤的KDM1A水平更高。两个蛋白的表达水平与AR水平呈正相关。这些结果表明KDM7A和KDM1A在前列腺癌中存在，并与疾病进展相关。
3.2 KDM7A受雄激素调节并在前列腺癌细胞模型中作为AR共调节因子
在细胞系中，KDM7A在LNCaP和C4-2细胞中表达较高。雄激素处理可上调LNCaP、C4-2和22RV1细胞中KDM7A的mRNA表达，且公共染色质免疫沉淀（ChIP）数据显示AR结合在KDM7A基因的第一个内含子区，表明KDM7A是AR的靶基因。功能上，敲低KDM7A可减弱雄激素诱导的AR靶基因KLK3/PSA的表达，证实了KDM7A作为AR共激活因子的功能。在CRPC细胞系C4-2中，单独敲低KDM7A或KDM1A对PSA的影响较温和，但双敲低能更显著地抑制PSA表达。RNA-Seq分析进一步揭示，双敲低导致了大量基因的差异表达和选择性剪接事件的改变，尤其是在C4-2细胞中。
3.3 KDM7A和KDM1A的药理学抑制导致AR阳性CRPC细胞系增殖和侵袭能力丧失
使用Namoline和TCE-5002分别或联合处理细胞。结果显示，在LNCaP、C4-2和22RV1细胞中，联合用药比单药能更显著地抑制细胞增殖。在C4-2和22RV1细胞的侵袭实验中，单药处理即可显著降低侵袭能力，但联合用药并未显示出进一步的叠加效应。这表明抑制KDM7A和KDM1A可以有效抑制CRPC细胞的恶性表型。
3.4 Namoline和TCE-5002联合药理抑制KDM导致AR丢失和AR转录组失调
机制研究表明，在雄激素依赖的LNCaP细胞中，Namoline单药即可下调AR及其靶基因KLK3/PSA。然而，在CRPC细胞C4-2中，只有Namoline和TCE-5002联合处理才能显著下调AR的mRNA和蛋白水平，并更有效地抑制包括PSA在内的多个AR靶基因表达。RNA-Seq分析显示，在C4-2细胞中，联合处理引起了最广泛的转录组变化，影响了5147个基因，其中三分之二的基因变化是联合处理所独有的。通路分析表明，单药Namoline处理上调了p53信号通路和细胞周期相关基因；单药TCE-5002处理影响了MAPK信号通路；而联合处理则同时影响了MAPK和p53通路，并上调了促凋亡基因。此外，联合处理还引起了选择性剪接的剧烈变化，事件数激增至11988个，其中“外显子跳跃”事件大幅增加，涉及DNA修复、RNA转运和剪接体等功能通路。这些发现说明联合抑制不仅破坏了AR转录组，还广泛影响了AR非依赖的、与癌症进展相关的关键通路和RNA加工过程。
4 讨论 与 5 结论
本研究的讨论和结论部分强调了靶向AR共调节因子作为克服CRPC治疗抵抗的新策略。研究证实KDM7A是一个AR共激活因子，并且在CRPC背景下，KDM1A对AR的调控作用发生了改变。联合抑制KDM7A和KDM1A能够协同下调AR水平，扰乱AR驱动的转录程序，并同时通过影响p53、MAPK等关键信号通路以及引起大规模的选择性剪接重编程，来抑制CRPC细胞的增殖和侵袭表型。这揭示了KDM7A和KDM1A在前列腺癌，特别是CRPC进展中的重要作用。研究表明，针对KDM7家族和KDM1A的联合抑制疗法，是治疗AR阳性CRPC的一个有潜力的新治疗方向。随着能够同时抑制多个靶点的双功能抑制剂的发展，明确癌症不同进展阶段中这些表观遗传调节因子的相互作用，将有助于设计出更精准有效的联合靶向治疗方案。
