華中科技大學章小平團隊：發(fā)現腎癌新治療策略
7月22日，華中科技大學章小平研究團隊在期刊《Cell Death&Disease》上發(fā)表了研究論文，題為“N6-methyladenosine-modified ALDH9A1 modulates lipid accumulation and tumor progression in clear cell renal cell carcinoma through the NPM1/IQGAP2/AKT signaling pathway”，本文中，研究人員對19個ALDHs基因進行了全面的生物信息學分析，并確定ALDH9A1是ccRCC的關鍵基因。研究人員采用生物信息學分析、實時PCR、蛋白質免疫印跡和免疫組織化學檢測ALDH9A1的表達模式和臨床相關性。為了探究ALDH9A1抑制腫瘤作用的潛在機制，研究人員采用了RNA測序、甲基化RNA免疫沉淀、熒光素酶報告基因測定、質譜、免疫沉淀、突變研究和免疫熒光等方法。通過體外和體內兩種方法評估ALDH9A1對ccRCC進展和代謝編程的影響。本研究揭示了ALDH9A1在ccRCC中作為腫瘤抑制基因。功能實驗表明，ccRCC中ALDH9A1的缺乏促進了腫瘤的增殖、侵襲、遷移和脂質積累。機制分析表明，ALDH9A1水平的降低導致細胞質內核磷蛋白1 (NPM1)的隔離失敗，從而抑制含有GTPase激活蛋白2 (IQGAP2)的IQ基序的轉錄，隨后激活AKT-mTOR信號，終促進腫瘤進展和脂質積累?？傊?，本研究強調了ALDH9A1的強大預后意義，并提供了對ccRCC中ALDH9A1- npm1 - iqgap2 - akt軸的全面了解。這些發(fā)現為ccRCC患者的新治療策略奠定了堅實的研究基礎。
研究背景
腎癌是泌尿系統(tǒng)常見的惡性腫瘤，2020年導致179368例全球死亡。此外，其發(fā)病率呈逐年上升趨勢。腎細胞癌(RCC)占腎癌的90%，其中透明細胞腎細胞癌(ccRCC)占80%左右。目前，ccRCC患者的治療策略主要圍繞手術干預和靶向治療、免疫檢查點抑制劑治療等藥物的聯(lián)合治療。然而，提高無病生存率的進展仍然相對有限，晚期腎細胞癌帶來了顯著的死亡風險。因此，對ccRCC的分子生物學和遺傳學改變進行全面的研究，并闡明其發(fā)生和發(fā)展的潛在機制勢在必行。
代謝重編程被廣泛認為是癌癥的一個顯著特征。ccRCC中存在顯著的脂肪酸代謝紊亂，導致脂滴的形成，并產生獨特的組織學表型。近期的研究表明，脂質沉積在ccRCC患者的腫瘤適應中起著重要的作用，而不是一個偶然的影響。在ccRCC患者中，代謝改變與較差的臨床預后相關，因為脂質生成基因觸發(fā)了腫瘤的發(fā)生。深入了解FA在ccRCC中的代謝機制將為創(chuàng)新的個體化治療策略鋪平道路。
乙醛脫氫酶9A1 (Aldehyde dehydrogenase 9A1, ALDH9A1)是ALDHs基因超家族的成員之一，由19個功能性基因組成，通過氧化醛形成相應的羧酸來維持細胞內環(huán)境穩(wěn)態(tài)。ALDHs存在于幾乎所有的生物體內，具有多種亞細胞定位，并參與一系列細胞功能，如增殖、生存和細胞對氧化應激的反應。據報道，ALDHs表現出的強大的酶活性代表了癌癥干細胞(CSC)的標志，其中ALDH1發(fā)揮了突出的作用。ALDHs在前列腺癌組織中高表達，與前列腺癌的致瘤性和遷移能力增強相關。在膽管癌中，ALDH3B2是細胞增殖、遷移和腫瘤轉移的關鍵因子。雖然人們對ALDHs在腫瘤發(fā)生中的作用越來越感興趣，但關于ccRCC腫瘤和癌旁組織之間表達模式的研究有限。此外，ALDHs在ccRCC中的確切功能仍有待闡明。
ALDH9A1在體內外均可促進腎透明細胞癌的進展和脂質蓄積
鑒于ALDH9A1表達顯著影響ccRCC患者的預后，本研究進一步探究了ALDH9A1在ccRCC中的未見機制。研究人員采用慢病毒和siRNAs在常規(guī)ccRCC細胞系A4和CAKI-1中構建了ALDH9A1過表達和敲除模型，并通過qRT-PCR和蛋白質免疫印跡實驗驗證了ALDH9A1過表達和敲除的效率。CCK8實驗表明，外源性增加ALDH9A1顯著抑制細胞增殖，與克隆形成實驗的結果一致，而ALDH9A1缺乏顯著促進ccRCC細胞的增殖。在ccRCC細胞中強制表達ALDH9A1會降低其遷移和侵襲能力，而ALDH9A1缺乏的ccRCC細胞則表現出相反的效果。此外，在過表達ALDH9A1的細胞中觀察到了顯著增多的凋亡細胞，而在ALDH9A1敲除的細胞中觀察到了較少的凋亡細胞。本研究旨在評估ALDH9A1在ccRCC體內的腫瘤抑制作用，因此構建了裸鼠皮下腫瘤異種移植物和尾靜脈轉移模型，分別使用過表達ALDH9A1的CAKI-1和A498細胞。與攜帶空載體的CAKI-1細胞相比，過表達ALDH9A1的CAKI-1細胞產生的腫瘤異種移植物的重量和體積明顯較小。免疫組織化學染色顯示，ALDH9A1過表達導致腫瘤異種移植物中細胞增殖標志物Ki-67水平降低。此外，活體小動物成像顯示，ALDH9A1的過表達顯著抑制了腫瘤轉移，來自ALDH9A1過表達組的肝臟轉移結節(jié)數量少于對照組。因此，本研究提出ALDH9A1是ccRCC的理想生物標志物。
ALDH9A1在體外和體內均可抑制ccRCC的進展
研究小結
本研究闡明了ALDH9A1是如何通過AKT-mTOR途徑發(fā)揮腫瘤抑制作用的。FTO甲基化了ALDH9A1的mRNA并降低了其RNA穩(wěn)定性，導致ccRCC中ALDH9A1的減少。ALDH9A1的減少無法將NPM1保留在細胞質中，導致其在核內積累，進而抑制IQGAP2并激活AKT-mTOR信號通路。AKT-mTOR通路的激活促進了SREBP1的成熟并提高了涉及脂質生成的基因的mRNA表達。這些發(fā)現表明，ALDH9A1可以作為可靠的預后標志物，并為深入了解ccRCC中AKT-mTOR通路的調節(jié)和功能提供了新的見解，從而為ccRCC患者建立新的治療策略奠定了堅實的研究基礎。
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