【导读】胆囊癌（GBC）是一种高度侵袭性的恶性肿瘤，目前临床上缺乏可用的靶向治疗药物。
11月4日，上海交大与浙江大学研究人员合作共同在期刊《Advanced Science》上发表了研究论文，题为“Super-Enhancer Reprograming Driven by SOX9 and TCF7L2 Represents Transcription-Targeted Therapeutic Vulnerability for Treating Gallbladder Cancer”，本研究中，为了研究GBC中的超级增强子（SE），研究人员对多种GBC组织和细胞系样本的H3K27ac的基因组分布进行了分析，以建立SE景观及其相关的核心调节回路(CRC)。研究人员通过CRC分析确定的两个主转录因子候选因子——胆管谱系因子SOX9和Wnt信号通路效应因子TCF7L2，在CRC分析中被确认为共同占据彼此的SE区域，形成一种相互调节的环路，驱动了一部分GBC的癌基因重编程。SOX9/TCF7L2双高表达的GBC细胞高度依赖于这两种TF，并富集与干细胞性、ErbB和Wnt通路相关的SE相关基因标志物。具有更多此类GBC细胞的患者预后明显更差。此外，研究人员在体外和体内实验中发现，SOX9/TCF7L2双高表达的GBC预临床模型对SE靶向CDK7抑制疗法敏感。综上所述，这项研究为理解GBC中预后较差的亚群的表观遗传机制提供了新见解，并为将来的临床试验中治疗这些GBC患者提供了有前景的预后分层和治疗策略。
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202406448
背景信息
01
胆囊癌（GBC）是一种罕见但高度侵袭性的恶性肿瘤，5年生存率为5% ~ 10%。胆囊癌中腺癌（GBAC）占多数，而鳞状细胞癌（GBSCC）罕见，仅占1% ~ 4%。手术和细胞毒性化疗作为标准疗法只能提供姑息，几乎所有患者最终都死于该病。本研究团队和其他同事已经在基因组水平上对胆囊癌进行了广泛的研究，发现了高频突变，如TP53和ERBB2等。然而，其稳健的遗传异质性使突变靶向治疗的机会非常有限。因此，需要其他的方法来进一步剖析胆囊癌的生物学基础，并寻找有效的治疗策略。
增强子是调节基因转录模式的重要表观遗传元件。活性增强子由H3K27Ac和各种转录辅因子（如MED1和BRD4）标记。在正常细胞和癌细胞中，增强子的基因组分布表现出类似的不对称模式，有一个独特的亚群（3%-5%）显示出组蛋白乙酰化和辅因子募集的显著富集（高达40%）。这些增强子通常被称为超级增强子（SE），它们控制细胞身份基因的表达。在癌症中，超级增强子经历广泛的重编程并导致癌基因的异常转录激活。这种重编程由几个主转录因子（TFs）控制，它们形成了一个相互关联的SE驱动的转录网络，称为核心调节回路（CRC）。在这个前馈网络中，主控转录因子不仅协同编排SE重编程，而且本身也作为SE相关的靶基因。
SOX9-TCF7L2双高GBC模型在体外和体内对SE靶向CDK7抑制疗法敏感
02
研究人员测试了CDK7抑制疗法是否也能有效治疗SOX9-TCF7L2双高GBC。研究显示，DepMap项目的全基因组CRISPR筛选结果显示，在测试的所有GBC细胞系中，无论SOX9和TCF7L2的表达水平如何，CDK7都显示出强烈的肿瘤依赖性。研究人员还在不同的GBC模型中进行了平行的体外和体内CRISPR筛选，使用了定制的表观遗传靶向sgRNA库：双高NOZ模型和双低GBC-SD模型。结果在体外和体内独立且一致地证实了GBC模型中CDK7的致癌依赖性，进一步证实了其作为GBC治疗靶点的潜力。
接下来，研究人员用五种GBC细胞系（JXQ-3D-4786、JXQ-3D-902R2、JXQ-3D-4494、NOZ和GBC-SD）评估了CDK7抑制剂THZ1的剂量反应，以L-2F7和视网膜色素上皮细胞系RPE-1作为非恶性对照。值得注意的是，所有研究的GBC细胞系对THZ1的敏感性均高于非恶性对照，这表明CDK7抑制疗法可能对GBC具有潜在的治疗窗口。可是，研究人员注意到SOX9-TCF7L2双高表达的GBC细胞系（NOZ和JXQ-3D-4786）的IC50值明显低于其他细胞系。在用THZ1治疗SOX9-TCF7L2双高表达的GBC细胞系时，研究人员观察到CDK7抑制剂的靶向活性，即随着剂量的增加，RNA聚合酶II的C端区域（CTD）的磷酸化水平逐渐降低。这一观察结果暗示，这些GBC细胞系中由SOX9-TCF7L2驱动的SE驱动的CRC可能赋予它们对SE靶向转录抑制干预的高度敏感性。
图1：靶向SE的CDK7抑制剂THZ1抑制SOX9-TCF7L2双重高表达的GBC
为了更好地理解其分子机制，研究人员对THZ1处理后的NOZ细胞（0.1 µM，8小时）进行了RNAseq分析。如图1C-E所示，尽管THZ1治疗导致NOZ细胞的全球转录关闭，但对与SE相关的靶基因和CRC TF基因的抑制作用明显大于对维持细胞基本功能的基因的抑制作用，这支持了通过CDK7抑制治疗优先抑制SEs的假设。这些发现通过qRT-PCR和Western blot得到了验证。GSEA结果还显示，CDK7抑制可抑制多个与SOX9-TCF7L2相关的下游恶性表型标志物。
研究人员通过使用两种皮下GBC异种移植模型进一步验证了THZ1对GBC的体内治疗效果。与体外数据一致，免疫缺陷小鼠移植NOZ细胞后，THZ1治疗显著降低了肿瘤负荷，而与对照组相比，体重未出现显著变化。此外，免疫组化染色显示，THZ1治疗组小鼠的细胞增殖减少、细胞凋亡增加，并且SOX9和TCF7L2的表达降低。在PDX-DXE模型中也观察到了类似的结果，该模型的特点是SOX9和TCF7L2的表达水平较高。
为了进一步阐明CDK7在治疗GBC方面的治疗潜力，研究人员评估了另外两种选择性CDK7抑制剂SY-1365和CT7001的效果。研究显示，SY-1365和CT7001（与THZ1类似）能够有效抑制SE驱动的SOX9和TCF7L2在GBC中的转录，并且对SOX9-TCF7L2双高表达的GBC细胞具有更高的敏感性。
结论
03
综合这些结果表明，在体外和体内实验中，SOX9-TCF7L2双高表达的GBC模型对SE靶向CDK7抑制剂敏感，因此揭示了一种靶向更严重GBC的新颖且有效的治疗策略。
【参考资料】
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202406448
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