【导读】缺氧是实体肿瘤的典型标志，在食管鳞状细胞癌（ESCC）的进展中起着关键作用。然而，缺氧参与肿瘤发生的确切机制尚不清楚。
12月4日，宋咏梅/詹启敏/赵连梅研究团队在期刊《Advanced Science》上发表了研究论文，题为“Hypoxia Induced Lnc191 Upregulation Dictates the Progression of Esophageal Squamous Cell Carcinoma by Activating GRP78/ERK Pathway”，本研究中，研究人员首次发现缺氧诱导的长链非编码RNA (lncRNA) lnc191在临床食管鳞癌组织中高表达，并与食管鳞癌患者的不良预后呈正相关。HIF-1α介导的lnc191转录激活促进食管鳞癌细胞体内外的生长和转移。机制上，lnc191与GRP78（78-kDa glucose-regulated protein, GRP78）相互作用，导致GRP78转位到膜上，GRP78与EGFR结合并增强其磷酸化（Y845），进一步激活ERK/MAPK信号通路，从而促进食管鳞癌的进展。综上所述，这些数据表明，lnc191在食管鳞癌的发展过程中是一个关键的驱动因子，并揭示了激活的GRP78/ERK/MAPK轴在lnc191介导的食管鳞癌进展中的参与。lnc191有望成为食管鳞癌的诊断标志物和治疗靶点。
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202406674
背景信息
01
食管癌是一种常见的恶性肿瘤，在全球癌症死亡中排名第六。食管鳞状细胞癌（ESCC）是亚非国家EC的主要病理类型，尤其是中国，占90%以上。目前，ESCC具有侵袭性表型的特点，导致5年生存率低于25%。因此，更好地了解食管鳞癌的分子机制，开发有效的诊断和治疗方法迫在眉睫。
缺氧是实体瘤的一个显著特征，主要归因于其快速增殖和血管生成不足。这种情况触发生物活性介质、趋化因子和血管生成因子的广泛释放，从而促进癌症的进展和转移。在低氧刺激下，转录因子HIF-1α的表达显著增加，并与许多靶基因的低氧反应元件（HREs）结合，促进肿瘤细胞的转移、增殖、代谢和干性。因此，揭示肿瘤缺氧持续存在的新的分子机制，从而克服缺氧介导的肿瘤进展微环境至关重要。
越来越多的证据表明，缺氧会调节长非编码RNA（lncRNA）的表达，因此它们在癌症发展中的作用越来越受到关注。已经发现几种lncRNA，包括STEAP3-AS1、LUCAT1和lincRNA-p21，在HIF-1α的激活下参与肿瘤进展。然而，目前尚缺乏针对特定lncRNA在促进食管鳞状细胞癌（ESCC）发生过程中对缺氧响应的特征描述。
缺氧诱导的lnc191促进ESCC细胞体外和体内增殖与转移
02
研究人员首先在多种ESCC细胞系和免疫永生化的正常食管上皮细胞系NE2和NE3中测量了lnc191的表达。值得注意的是，ESCC细胞显示出高水平的lnc191表达，而NE2和NE3细胞仅表现出微弱或没有表达。随后，研究人员选择了KYSE-30和YES-2细胞系进行后续实验，因为这两个细胞系都具有高水平的lnc191表达且易于转染。之后，研究人员成功地设计了两个独立的siRNA和过表达质粒以干扰或增强ESCC细胞系中的lnc191表达。相应地，lnc191的敲低显著降低了KYSE-30和YES-2的增殖率。此外，研究人员发现lnc191对于增强ESCC细胞的迁移和侵袭是必需的，进一步降低lnc191导致在克隆形成实验中形成的克隆数量大大减少。相反，lnc191过表达显著增强了KYSE-30和YES-2细胞的增殖、迁移、侵袭和克隆形成能力，进一步强化了lnc191的致癌作用。
lnc191在体外和体内均可促进食管鳞状细胞癌（ESCC）细胞增殖和转移
为了进一步评估lnc191在ESCC细胞体内环境中的作用，研究人员将KYSE-30细胞分别进行lnc191敲低或过表达处理，与对照组细胞一起，通过皮下注射的方式注射入Balb/c裸鼠右侧或左侧腹侧。4周后，lnc191-敲低组肿瘤的重量显著低于对照组。而lnc191-过表达组肿瘤的重量显著增加。此外，研究人员还建立了尾静脉注射模型，以揭示lnc191对ESCC细胞体内转移的影响。HE染色的结果显示，lnc191缺陷组肺转移结节的数量明显减少。
由于lnc191在HIF-1α的特定转录激活下，研究人员检测了缺氧在lnc191诱导的ESCC细胞增殖和转移中的作用。功能实验表明，CoCl2诱导的缺氧显著增强了ESCC细胞的迁移和克隆形成能力，而这些肿瘤特性在lnc191-沉默的KYSE-30和YES-2细胞中得以恢复。总之，这些一致的发现提供了证据，证明缺氧诱导的lnc191确实在体外和体内促进ESCC细胞的恶性行为。
与GRP78结合是导致lnc191促进食管鳞状细胞癌（ESCC）进展的原因
03
GRP78在多种肿瘤的进展中发挥作用，与胶质瘤、肺癌和头颈部肿瘤患者的不良预后密切相关。此外，本研究团队已经阐明了GRP78在ER压力诱导的ESCC上皮间质转化中的信号通路。在这项研究中，研究结果证实了ESCC样本库2中GRP78的上调表达。为了进一步确定GRP78是否确实在ESCC中作为lnc191的靶点发挥作用，研究人员探索了GRP78在ESCC细胞恶性表型的作用。首先，研究人员确认了敲低效率，并在敲低GRP78后观察到显著的细胞增殖抑制、克隆形成抑制和迁移抑制，表明GRP78在ESCC发展中发挥着关键作用。
为了进一步研究GRP78对lnc191-诱导的食管鳞状细胞癌(ESCC)进展的影响，研究人员评估了在ESCC细胞中同时敲低lnc191和过表达GRP78后细胞的生长速度、迁移能力和克隆形成能力。研究显示，GRP78的过表达部分抵消了lnc191敲低导致的ESCC细胞生长速度降低。此外，为了阐明GRP78结合如何通过lnc191在体内影响ESCC进展，研究人员利用稳定过表达lnc191和GRP78抑制剂HA15的KYSE-30细胞建立了动物模型。结果表明，lnc191过表达导致ESCC肿瘤体积和重量增加，而抑制GRP78则消除了这一效应。这些发现强调了GRP78在lnc191-介导的ESCC细胞增殖和迁移增强中的关键作用。
结论
04
综上所述，研究人员发现了一个名为lnc191的lncRNA，并阐明了缺氧诱导lnc191促进食管鳞癌进展的调控机制。这些发现揭示了缺氧通过调节GRP78/EGFR/p-ERK轴诱导ESCC进展的机制。此外，lnc191可作为EGFR抗体治疗策略的潜在生物标志物，并可作为食管鳞癌治疗的诊断指标。
【参考资料】
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202406674
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