MECOM 功能在 AR 驱动的去势抵抗性前列腺癌治疗抵抗中至关重要

《Cancer Research》：MECOM Function Is Critical for AR-Driven Treatment-Resistant Prostate Cancer Open Access

　　

摘要 雄激素受体（AR）顺式作用元件的重编程与前列腺癌的进展相关，晚期去势抵抗性前列腺癌倾向于依赖在 AR 信号通路抑制剂治疗下仍保持活性的重编程/非经典AR信号通路。本研究中，研究人员鉴定出 ecotropic viral integration site 1（EVI1，一种由 MECOM 编码的致癌核转录因子）是 AR 招募的非经典信号通路的共激活因子。在前列腺癌中，MECOM 在去势抵抗性前列腺癌和恩杂鲁胺耐药的去势抵抗性前列腺癌中均特异性过表达，并在细胞核中与 AR 相互作用。在前列腺癌细胞中敲低 MECOM 可减少增殖、改变细胞存活相关的转录程序、减少超级增强子的数量，导致超级增强子景观的动态变化以及超级增强子调控的致癌转录因子表达的降低，同时增加促凋亡特征。值得注意的是，过表达 MECOM 及其蛋白 EVI1 的细胞，无论其 DNA 损伤应答或同源重组修复基因突变状态如何，均对 PARP 抑制剂敏感。这些发现揭示了在 AR 重编程的染色质背景下，EVI1 在调控细胞存活中的关键作用。更重要的是，研究结果表明，MECOM 过表达可能是另一个生物标志物，可显著扩大 PARP 抑制剂在超出 HRR 基因突变人群中的应用。 意义： MECOM 是去势抵抗性前列腺癌中 AR 抑制剂耐药的一个驱动因子，它促进了对 PARP 抑制的易感性，这使 MECOM 成为无同源重组修复基因突变患者的潜在生物标志物。

论文解读

研究背景与问题

在过去的十年中，针对晚期前列腺癌的新型激素疗法在改善无转移生存期和总生存期方面日益得到认可。然而，针对雄激素受体的下一代药物产生的获得性耐药不断演变，其特征是 AR 顺式作用元件的持续重编程，从而激活了对前列腺癌细胞存活和进展至关重要的新基因特征和生物学过程。临床前和临床研究均表明，从肿瘤发生到疾病进展再到转移性疾病，AR 经历系统性且一致的重编程，这些重编程的 AR 结合位点依赖于相互作用的共激活因子。研究表明，尽管持续暴露于 AR 信号通路抑制剂，AR 仍然保持活性，这些适应使得癌细胞能够继续增殖和存活。因此，更好地理解其潜在机制并识别新的治疗靶点至关重要。在晚期前列腺癌中，MDS1 和 EVI1 复合体在癌症进展和疗法耐药中的作用是一个新兴的关注领域。然而，MECOM 在 AR 靶向治疗耐药背景下如何调控 AR 信号功能的机制在很大程度上仍不清楚，这对于理解耐药机制至关重要。

本研究旨在阐明 MECOM 在恩杂鲁胺耐药的去势抵抗性前列腺癌中的作用，并探讨其作为治疗靶点和生物标志物的潜力。

研究方法概述

本研究采用了一系列体外和体内模型及多种高通量组学技术。研究人员使用了多种前列腺癌细胞系，包括恩杂鲁胺敏感和耐药的细胞系。通过慢病毒转导构建了 MECOM 敲低和过表达的细胞模型。功能研究包括二维和三维细胞增殖实验、凋亡检测、蛋白质印迹、实时定量PCR、RNA测序、染色质免疫沉淀测序、蛋白质组学分析等。在动物研究中，使用了患者来源的异种移植模型进行药效评估。患者样本分析包括对来自未治疗病例和治疗无应答者的肿瘤样本进行免疫组化分析，并查询了公共临床数据库。数据分析涉及多种生物信息学工具，用于差异基因表达、通路富集、超级增强子鉴定和蛋白质-蛋白质相互作用网络分析。

研究结果

恩杂鲁胺耐药相关的独特AR结合基因组区域富集了MECOM (EVI1) 生物学程序

研究人员通过比较恩杂鲁胺耐药的LREX细胞和敏感的LNCaP细胞中的AR结合模式，发现LREX细胞在恩杂鲁胺暴露下存在独特的AR结合区域，这些区域是活跃的。对这些独特位点的功能富集分析揭示了与EVI1致癌活性相关的特征。RNA测序分析显示，MECOM 是恩杂鲁胺暴露下LREX细胞中上调最显著的基因之一。蛋白质分析证实，在恩杂鲁胺耐药模型（LREX, C4-2B^ER, CWR-R1）中EVI1蛋白水平较高，而敏感细胞（LNCaP, C4-2B）中较低。免疫共沉淀实验证实了AR与EVI1蛋白之间存在直接相互作用。临床样本分析显示，在治疗无应答者中EVI1表达增加，并且临床数据库分析表明，MECOM 表达升高与恩杂鲁胺耐药和较差生存相关。

敲低MECOM可减少恩杂鲁胺耐药细胞系的增殖

在恩杂鲁胺耐药的LREX、C4-2B^ER和CWR-R1细胞中敲低 MECOM 后，观察到细胞增殖受到抑制，并诱导了早期和晚期凋亡。联合恩杂鲁胺处理可进一步增加凋亡细胞群。这些结果表明，抑制 MECOM 表达可抑制恩杂鲁胺耐药前列腺肿瘤细胞的生长。

EVI1对与细胞存活相关的转录程序发挥正向调控作用

RNA测序分析显示，敲低 MECOM 导致更多基因显著下调，包括已知的 MECOM 靶基因。基因集富集分析证实，敲低 MECOM 导致EVI1靶基因集、上皮-间质转化、上皮细胞分化和WNT信号通路调控等通路受到抑制。相反，在LNCaP细胞中过表达 MECOM 可降低其对恩杂鲁胺和阿帕他胺的敏感性，并改变了AR及其靶基因的表达模式，表明 MECOM 赋予了前列腺癌细胞对AR靶向药物的耐药性，这可能涉及对非经典AR顺式作用元件的调控。

破坏MECOM可重塑AR结合和超级增强子结构以逆转治疗抵抗

ChIP-seq分析显示，敲低 MECOM 减少了AR、EVI1和H3K27ac在染色质上的结合。在EVI1结合峰中富集了GATA-like基序和AR半位点基序。在AR基因座周围也观察到结合减少。共有12,218个区域被AR、EVI1和H3K27ac共同占据，这些区域富集了与细胞存活相关的转录因子基序。基因本体分析显示，这些区域在分子功能上富集于DNA结合转录因子活性等，在生物学过程上富集于上皮细胞分化、细胞信号传导和增殖等。此外，敲低 MECOM 导致超级增强子数量显著减少，并改变了超级增强子景观。这些数据表明，MECOM 通过与AR相互作用，增强其与染色质的结合，促进细胞存活和逃避AR信号通路抑制剂抗增殖作用所需的转录程序，从而维持治疗抵抗。

PARP抑制剂通过降低EVI1水平在恩杂鲁胺耐药细胞中发挥作用

药物筛选发现，PARP抑制剂、DNA拓扑异构酶抑制剂和AKT抑制剂显示出最强的抗肿瘤效果并能抑制EVI1表达。鉴于PARP抑制剂已获批用于晚期前列腺癌，研究人员选择了PARP抑制剂作为候选药物。全球蛋白质组学研究表明，敲低 MECOM 条件下，DNA双链断裂修复过程富集。在多种细胞模型和患者来源的类器官中，PARP抑制剂他拉唑帕利和奥拉帕利单药或与恩杂鲁胺联用均显示出抗增殖作用，并能降低EVI1蛋白水平。体内实验表明，在恩杂鲁胺耐药的患者来源异种移植模型中，他拉唑帕利单药或与恩杂鲁胺联用能有效抑制肿瘤生长。重要的是，这种易感性似乎与同源重组修复基因的突变状态无关。这些结果表明，MECOM 过表达的细胞对PARP抑制剂敏感，这为将PARP抑制剂的临床应用扩展到无HRR基因突变的患者提供了新的理论依据。

研究结论总结与讨论

本研究揭示了 MECOM/EVI1 在AR驱动的去势抵抗性前列腺癌治疗抵抗中的关键作用。研究发现，MECOM 在恩杂鲁胺耐药的去势抵抗性前列腺癌中特异性过表达，并通过与AR相互作用，作为AR招募的共激活因子，驱动非经典AR信号通路，重塑染色质景观和超级增强子结构，从而促进细胞存活和耐药。功能上，抑制 MECOM 可逆转耐药表型，诱导凋亡。更重要的是，本研究发现了 MECOM 过表达细胞对PARP抑制剂存在“合成致死”样的易感性，且这种易感性与DNA损伤应答或同源重组修复基因的突变状态无关。这表明，MECOM 过表达可能作为一个新的生物标志物，用于识别可能从PARP抑制剂治疗中获益的、无HRR基因突定的去势抵抗性前列腺癌患者群体，从而显著扩大PARP抑制剂的应用范围。

这项研究的意义在于，它不仅阐明了 MECOM/EVI1 在AR信号通路抑制剂耐药中的新机制，而且为克服这种耐药性提供了新的潜在治疗策略和生物标志物。论文发表在《Cancer Research》期刊，其发现为开发针对 MECOM 或其下游通路的靶向疗法，以及将现有PARP抑制剂重新用于更广泛的前列腺癌患者群体奠定了重要的理论基础。然而，研究也指出，并非所有耐药患者都显示 MECOM 升高，这表明存在异质性，未来需要进一步研究以确定 MECOM 驱动的耐药亚群，并验证其作为临床生物标志物的可靠性。