蛋白激酶D1促進癌細胞的胞外囊泡分泌進而導致小鼠肺轉移

2021-01-20 生物醫學科研之家




導讀

胰腺腫瘤細胞釋放含有脂質、蛋白質、RNA和DNA分子的細胞外囊泡(sEVs、外泌體),可能促進轉移的形成。目前還不清楚這些囊泡中含有什麼物質以及如何釋放。蛋白激酶D1 (PRKD1)抑制細胞運動,被認為在胰腺導管腺癌(PDACs)中失調。所以本研究作者探討了它是否調節胰腺癌細胞中sEVs的產生以及它們在小鼠胰腺癌細胞中形成轉移前小生境的能力。結果發現與非腫瘤組織相比,人PDAC組織中PRKD1的水平降低。與KC小鼠相比,PRKD1KO-KC小鼠發生胰腺上皮內瘤變的速度更快,肺轉移灶更多,平均存活時間明顯縮短。PRKD1減少了其底物皮質激素的磷酸化,導致質膜上的F-肌動蛋白水平升高。與表達PRKD1的胰腺細胞的sEV相比,來自PRKD1缺失或表達降低的細胞的sEV的含量發生了變化,並且將這些sEV注入小鼠體內會增加異種移植瘤向肺的轉移。


論文ID

題目:Protein Kinase D1, Reduced in Human Pancreatic Tumors, Increases Secretion of Small Extracellular Vesicles From Cancer Cells That Promote Metastasis to Lung in

Mice

譯名:蛋白激酶D1,在人類胰腺腫瘤中減少,增加了癌細胞中小細胞外囊泡的分泌,從而促進了小鼠向肺的轉移

期刊:Gastroenterology

IF:19.233

發表時間:2020.5.13

通訊作者單位:烏爾姆大學醫院

DOI號:https://doi.org/10.1053/j.gastro.2020.05.052


研究內容

作者首先使用ualcan分析各種腫瘤和健康組織中prkd1的表達,發現PDAC、LUAD和BRCA中prkd1的表達降低。作為腫瘤中Prkd1下調的可能原因,Prkd1啟動子甲基化也顯著增加。為了定義體內PDAC中PRKD1表達降低的潛在生物學作用,作者在致癌性KRasG12D背景(Prkd1KOKC)中產生了胰腺特異性Prkd1基因敲除小鼠。通過分析與KC和p48- crek -Prkd1-/- (Prkd1KO)組(5個月和9個月)相比,Prkd1基因敲除增加了5個月大的PanINs和腫瘤的數量,並加速了腫瘤的形成。結果說明prkd1缺失加速胰腺腫瘤的發生。

圖一:prkd1缺失加速胰腺腫瘤的發生

為了探索在人類細胞中Prkd1缺失的後果,作者用CRISPR-Cas9去除Panc1細胞中的Prkd1、-2和-3。微陣列基因表達分析顯示,與親代細胞(Panc1)相比,Prkd1Crispr中有4905個顯著調控探針。對細胞成分進行的FunRich3.13非加權分析(http://funrich.org)經過優化,可用於分析涉及分子運輸過程和sEV分泌的基因特徵,發現與「細胞外水泡囊泡」相關的基因顯著富集了13.7%。為了研究Panc1和Prkd1Crispr細胞中sEV的分泌,作者採用了最低實驗要求標準(MISEV)。採用流式細胞術檢測sEV表面標記物cd6338。結果發現,與親代對照相比,Prkd1Crispr細胞釋放的cd63陽性的sEVs顯著增加。異位重新表達PRKD1顯著降低CD63信號水平,幾乎達到親代水平。為了確定sEVs的大小分布和濃度,作者進行了納米顆粒跟蹤分析(NTA),其中Panc1和prkd1crispr衍生的sEVs的平均模式大小分別為140和146 nm。引人注目的是,Prkd1Crispr細胞提取的樣本顯示,sEV濃度增加了4.6倍

              圖二:prkd1敲除以一種亞型特異性的方式增強sEV的分泌


Prkd1Crispr和Panc1細胞的基因表達分析發現了與「受體細胞中ev介導的信號轉導」相關的特徵,提示Prkd1Crisprderived sEVs可能在體外改變PDAC細胞的侵襲性。prkd1 -敲除增強了PDAC細胞系的侵襲性。同樣,半穩定的prkd1耗損的Panc1細胞也表現出更高的侵襲性。Panc1細胞對親代和prkd1crispr來源的sEV的吸收無顯著差異。因此,當prkd1缺失時,sEVs的生物學行為發生改變,改變腫瘤微環境(TME)中的局部自分泌信號,促進腫瘤細胞侵襲。

圖三:prkd1缺失後肺轉移和sEV分泌的分子調控


總結

與非腫瘤胰腺組織相比,人PDAC的PRKD1水平降低。 PRKD1的缺失導致胰腺癌細胞系中cortactin的磷酸化降低,從而導致質膜上F-actin的增加和sEV的釋放增加,其含量也發生了變化。 這些sEV促進小鼠異種移植和胰腺腫瘤向肺的轉移。因此,新的方法,如選擇性靶向PDAC中PRKD1表觀沉默,可能至少在某些方面解決該腫瘤的早期侵襲和轉移。


原文連結

https://doi.org/10.1053/j.gastro.2020.05.052


參考文獻

1. Oettle H, Neuhaus P, Hochhaus A, et al. Adjuvant chemotherapy with gemcitabine and longterm outcomes among patients with resected pancreatic cancer: the CONKO-001 randomized trial. JAMA 2013; 310:1473-81.

2. Perkhofer L, Ettrich TJ, Seufferlein T. Pancreatic Cancer: Progress in Systemic Therapy. Gastrointest Tumors 2014; 1:167-79.



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午飯及午休

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