Epub 2020 Jan 9.
胶质母细胞瘤 (GBM) 是最具侵袭性和最致命的成人脑癌形式。广泛的基因组分析已经确定了 GBM 中不同信号通路的关键改变,包括 RTK/RAS/PI3K/PTEN、RB/CDKN2A 和 P53/ARF/MDM2 通路。针对调节这些的信号通路尝试,例如 EGFR 或 PI3K 抑制,对 GBM 患者预后的影响微乎其微 。虽然这些遗传改变会影响癌细胞生物学的许多内在方面,但人们越来越认识到,这些改变还促进旁分泌因子的表达,调节肿瘤微环境 (TME) 中免疫抑制细胞的募集和激活。例如,在 GBM 中,我们证明PTEN缺失/突变可以驱动赖氨酰氧化酶 (LOX) 的表达,从而促进免疫抑制性肿瘤相关巨噬细胞 (TAM) 的浸润,进而为胶质瘤细胞存活提供生长因子支持。这些研究强调了在胶质瘤细胞中识别基因改变的机会,这些改变建立了共生的癌症-宿主相互作用,包括 TME 中的免疫抑制机制。
除了上述遗传改变外,表观遗传程序的失调也会在许多层面上影响肿瘤生物学 。特别是,各种表观遗传调节剂已被证明在维持神经胶质瘤干细胞 (GSC)(如N 6 -mA、EZH2 和 DAXX)和调节肿瘤免疫(如组蛋白去乙酰化酶)中发挥关键作用。由于 GSC 对 GBM 中的肿瘤维持和治疗抗性都至关重要,因此这些调节因素具有额外的意义。此外,泛癌计算分析表明干性和免疫特征之间存在正相关。总之,这些见解促使我们对已知的表观遗传调节因子进行功能获得筛选,这些调节因子可能会双重增强 GSC 自我更新并促进免疫抑制性 TME。在此屏幕中,昼夜节律调节器 CLOCK成为热门话题。
昼夜节律是维持正常细胞和组织内稳态的重要调节系统 ,并且已被证明在与癌症相关的过程中发挥关键作用,例如细胞增殖和存活、DNA 修复、新陈代谢和炎症 。CLOCK 和 BMAL1(脑和肌肉 ARNT-Like 1;也称为芳烃受体核转运蛋白样蛋白 1,ARNTL)是构成异二聚体复合物的昼夜节律机制的两个关键转录因子。这种复合物可以激活PER和CRY的表达基因,最终形成一个负反馈回路来抑制 CLOCK:BMAL1 复合物的活性 。
人们越来越认识到 CLOCK 和 BMAL1 对癌症发病机制的影响高度依赖于环境和疾病 。例如,CLOCK 或 BMAL1 在前列腺癌、乳腺癌、卵巢癌和胰腺癌中提供肿瘤抑制样功能,但在结肠直肠癌和急性髓性白血病中表现出肿瘤促进作用。在 GBM 中,CLOCK 或 BMAL1 是一种肿瘤促进因子,可通过调节 NF-κB 通路调节胶质瘤细胞增殖和迁移,并可通过调节合成代谢支持 GSC 功能。在这里,我们阐明了 CLOCK 通过上调 OLFML3(一种新型且有效的免疫抑制性小胶质细胞化学引诱剂)来支持免疫抑制性 TME 的新功能。人类 GBM 的临床病理相关性表明 CLOCK 和 OLFML3 是 GBM 的潜在治疗靶点。
CLOCK 促进 GSC 自我更新并在人类 GBM 中被放大:
使用先前表征的人类神经干细胞 (hNSC),功能获得筛选显示 284 种表观遗传调节因子中的 31 种可以增强 hNSC 自我更新活动(图 1A)。CLOCK 表现出最高的自我更新活性,与阳性对照 myr-AKT 相当,并且通过免疫印迹分析证实了 CLOCK 过表达。癌症基因组图谱 (TCGA) GBM 数据集的检查显示,在大约 5% 的 GBM 病例中,CLOCK 而非其他表观遗传因素被放大。图 1B)和 2.8% 的低级别胶质瘤病例(图 1C)。此外,增加的基因拷贝数与增加的CLOCK mRNA 水平正相关(图 1D)。为了进一步证实 CLOCK 在促进 GSC 自我更新和维持方面的相关性,我们在具有相对高 CLOCK 表达的人类 GSC 中进行了 shRNA 介导的消耗研究,例如 GSC20、GSC167 和 GSC272。CLOCK 与 BMAL1 异二聚化,形成调节核心生物钟基因的转录因子复合物。在异二聚体中,一个伙伴的消耗会导致另一个组分的降解 。事实上,我们发现 shRNA 介导的 BMAL1 消耗降低了 CLOCK 的表达。图 1F) 和 GSC20 和 GSC272 的自我更新活动受损 (图 1G)。SR9009 是核受体 REV-ERBs 的激动剂,它作为 CLOCK:BMAL1 复合物的直接负调节剂发挥作用 。SR9009 处理抑制 GSC20 和 GSC272 的自我更新能力(图 1H),加强了 CLOCK/BMAL1 在促进 GSC 自我更新中的作用。
图1
图2
图4
PMID: 31919052
Reference:Circadian Regulator CLOCK Recruits Immune-Suppressive Microglia into the GBM Tumor Microenvironment
doi: 10.1158/2159-8290.CD-19-0400
联系客服