Klf4-Tymp轴通过Pi3k/Akt和Mek/Erk通路促进由kras突变引发的腺泡向导管转化，从而加速炎症驱动的早期肿瘤发生过程

《Journal of Experimental & Clinical Cancer Research》：Klf4-Tymp axis promotes inflammation-driven early tumorigenesis by enhancing kras mutation-induced acinar-to-ductal metaplasia through Pi3k/Akt and Mek/Erk pathways

　　

摘要

背景

腺泡向导管化生（Acinar-to-ductal metaplasia, ADM）是胰腺肿瘤发生的关键步骤，在正常情况下这种变化是可逆的，但在存在Kras突变和炎症的情况下会发展为PanIN（导管内肿瘤）和胰腺癌（Pancreatic cancer, PC）。因此，界定外分泌细胞的异质性并识别ADM的调控因子对于理解胰腺肿瘤的发生机制至关重要。

方法

我们收集了146个人胰腺样本的单细胞RNA测序（single-cell RNA sequencing, scRNA-seq）数据，随后通过机器学习算法全面分析了ADM的动态变化和异质性。整合ATAC-seq和RNA-seq的多组学分析强调了Klf4-Tymp轴与ADM之间的关联。我们进行了双荧光素酶报告基因实验（dual-luciferase reporter assay），以评估Klf4对Tymp启动子的转录激活作用。在Pdx1-Cre; Kras^G12D/+（KC）小鼠体内，通过AAV（腺相关病毒）介导的基因沉默技术研究了Klf4/Tymp轴在ADM过程中的作用及其潜在机制。我们建立了体外小鼠胰腺类器官模型，并结合氨基酸突变来探究Tymp在调节ADM中的作用及其潜在机制。

结果

scRNA-seq分析鉴定出一个S100A4⁺腺泡亚群和六个导管亚群（GPX1⁺、CD24⁺、TFF3⁺、MT-ATP8⁺、S100A9⁺和HMGB2⁺），这些亚群与胰腺癌的较差预后相关。通过对胰腺腺泡和导管细胞的综合伪时间分析（integrated pseudotime analysis）表明，TYMP可能在ADM的病理过程中起调控作用。Klf4被确定为调控Tymp基因的上游转录因子。ATAC-seq显示，在炎症损伤或癌基因Kras的作用下，Klf4和Tymp基因位点的染色质可及性增加。双荧光素酶报告基因实验表明，转录因子Klf4能与Tymp的启动子区域结合，从而促进其转录表达。在小鼠中过表达Klf4会上调Tymp的表达，并促进炎症诱导的ADM的发生和发展。外源性添加Tipiracil Hydrochloride可以抑制Klf4的这些效应。敲低Tymp基因可通过Pi3k/Akt和Mek/Erk通路抑制KC小鼠中炎症驱动的ADM发生和发展。

结论

Klf4-Tymp轴通过激活Pi3k/Akt和Mek/Erk信号通路，促进与炎症相关的早期胰腺肿瘤发生。这些发现为炎症损伤与ADM及早期胰腺肿瘤发生之间的分子机制提供了新的见解。

背景

腺泡向导管化生（ADM）是胰腺肿瘤发生的关键步骤，在正常情况下这种变化是可逆的，但在存在Kras突变和炎症的情况下会发展为PanIN（导管内肿瘤）和胰腺癌（Pancreatic cancer, PC）。因此，界定外分泌细胞的异质性并识别ADM的调控因子对于理解胰腺肿瘤的发生机制至关重要。

方法

我们收集了146个人胰腺样本的单细胞RNA测序（single-cell RNA sequencing, scRNA-seq）数据，随后通过机器学习算法全面分析了ADM的动态变化和异质性。整合ATAC-seq和RNA-seq的多组学分析强调了Klf4-Tymp轴与ADM之间的关联。我们进行了双荧光素酶报告基因实验（dual-luciferase reporter assay），以评估Klf4对Tymp启动子的转录激活作用。在Pdx1-Cre; Kras^G12D/+（KC）小鼠体内，通过AAV（腺相关病毒）介导的基因沉默技术研究了Klf4/Tymp轴在ADM过程中的作用及其潜在机制。

结果

scRNA-seq分析鉴定出一个S100A4⁺腺泡亚群和六个导管亚群（GPX1⁺、CD24⁺、TFF3⁺、MT-ATP8⁺、S100A9⁺和HMGB2⁺），这些亚群与胰腺癌的较差预后相关。通过对胰腺腺泡和导管细胞的综合伪时间分析（integrated pseudotime analysis）表明，TYMP可能在ADM的病理过程中起调控作用。Klf4被确定为调控Tymp基因的上游转录因子。ATAC-seq显示，在炎症损伤或癌基因Kras的作用下，Klf4和Tymp基因位点的染色质可及性增加。双荧光素酶报告基因实验表明，转录因子Klf4能与Tymp的启动子区域结合，从而促进其转录表达。在小鼠中过表达Klf4会上调Tymp的表达，并促进炎症诱导的ADM发生和发展。外源性添加Tipiracil Hydrochloride可以抑制Klf4的这些效应。敲低Tymp基因可通过Pi3k/Akt和Mek/Erk通路抑制KC小鼠中炎症驱动的ADM发生和发展。

结论

Klf4-Tymp轴通过激活Pi3k/Akt和Mek/Erk信号通路，促进与炎症相关的早期胰腺肿瘤发生。这些发现为炎症损伤与ADM及早期胰腺肿瘤发生之间的分子机制提供了新的见解。