华中科技大学刘博团队：发现肺腺癌预后生物标记物和治疗新靶点

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【导读】肺腺癌（LUAD）是肺癌的主要亚型。LUAD患者的预后不佳主要是由于转移所致。ADAMTS16是ADAMTS家族的重要成员，参与肿瘤进展。然而，其在LUAD中的作用和调节机制尚未被研究。

11月17日，华中科技大学刘博研究团队在期刊《Cell Death&Disease》上发表了研究论文，题为“ADAMTS16 drives epithelial-mesenchymal transition and metastasis through a feedback loop upon TGF-β1 activation in lung adenocarcinoma”， 在这项研究中，研究人员通过分析公开数据集，发现ADAMTS16是LUAD（肺腺癌）的关键致癌基因和生存预测因子。临床样本和组织芯片证实了ADAMTS16在LUAD患者中的差异表达和预后价值。转录组数据和体外实验表明，ADAMTS16与LUAD细胞的上皮-间质转化（EMT）和迁移能力呈正相关。在动物模型中，ADAMTS16的敲低降低了肺和胸膜转移。机制上，ELISA和WB结果表明，ADAMTS16通过促进LAP-TGF-β1向活性TGF-β1的转换，激活TGF-β信号通路。共免疫沉淀（co-IP）显示ADAMTS16与LAP-TGF-β1存在相互作用。抑制ADAMTS16阻碍了LUAD细胞的EMT和侵袭性，而重组TGF-β1治疗则逆转了这一抑制作用。抑制TGF-β信号通路抑制ADAMTS16的表达、上皮间质转化（EMT）和肺转移，而过表达SOX4则逆转了这种抑制作用。因此，ADAMTS16与TGF-β1/SOX4轴形成正反馈环路，以调节EMT和转移，破坏该反馈环路可抑制肿瘤进展。这些发现强调了ADAMTS16作为LUAD的诊断标志物和治疗靶点的潜力，并为EMT和转移机制提供了新的见解。

https://www.nature.com/articles/s41419-024-07226-z

背景知识

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肺癌是全球癌症相关死亡的主要原因，占所有癌症相关死亡的18%。肺癌包括多种亚型，具有不同的分子机制和预后特征。非小细胞肺癌（NSCLC）中最常见的亚型是LUAD，由于其预后不佳，因此构成了显著的临床挑战。尽管治疗取得了进展，但仅有28%的LUAD患者能存活超过5年。癌症相关死亡主要归因于转移，对于NSCLC患者而言，一旦发生远处转移，5年相对生存率将从局限性肿瘤的65%急剧下降至9%。转移过程涉及上皮间质转化（EMT），在此过程中，癌细胞获得间质样特性，从而增强其迁移和侵袭能力。TGF-β信号通路是EMT的主要诱导因子，主要通过调节EMT相关转录因子来发挥作用。SOX4是一种致癌转录因子，已在多种癌症中被证明可促进EMT和肿瘤进展。然而，其在TGF-β诱导的LUAD EMT中的作用尚不明确。

新兴研究揭示了ADAMTSs在肿瘤发生和转移过程中的关键作用。例如，ADAMTS12被发现是胰腺癌的预后预测因子和上皮间质转化（EMT）的调节因子，而ADAMTS8通过激活EGFR和MEK/ERK通路促进了乳头状甲状腺癌的肿瘤生长和迁移。另一方面，ADAMTS18在肺癌中是一种肿瘤抑制因子。这些发现强调了ADAMTS蛋白在肿瘤发生过程中的关键但复杂的作用。ADAMTS16是ADAMTS家族中的关键成员，已被报道通过激活NF-κB通路促进胃癌的发生。研究人员发现，ADAMTS16在多个LUAD数据集中表达差异，是ADAMTS家族中唯一与总体生存率相关的基因，通过分析公开的LUAD数据集得出这一结论。

ADAMTS16促进LUAD细胞的上皮间质转化（EMT）和迁移

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为了阐明ADAMTS16在LUAD中的潜在机制，研究人员在TCGA-LUAD队列中进行了GSEA，结果显示ADAMTS16与EMT之间存在正相关。GSEA结果还表明，ADAMTS16与ECM的结构成分和代谢过程有关。PCR、WB和IF分析显示，ADAMTS16敲低后ZO-1和E-cadherin的表达增加，波形蛋白的表达降低，表明ADAMTS16抑制抑制了LUAD细胞的EMT。此外，伤口愈合和迁移实验表明，沉默ADAMTS16抑制了A549和H1975细胞的迁移和侵袭潜力。这些发现表明ADAMTS16是EMT的驱动基因。

沉默ADAMTS16阻碍了LUAD的EMT

为了进一步评估ADAMTS16对LUAD转移的影响，研究人员在裸鼠尾静脉注射稳定敲除ADAMTS16的A549细胞或对照A549细胞。ADAMTS16的表达证实了ADAMTS16在A549细胞中的稳定敲除，并选择sh-ADAMTS16#2进行进一步的动物模型研究。ADAMTS16敲除显著减少肺转移结节。ADAMTS16敲低组小鼠体重下降，肺荧光素酶活性下降。值得注意的是，与对照组3只小鼠发生胸壁转移相比，ADAMTS16敲低小鼠没有发生胸壁转移。肿瘤组织的IHC染色进一步证实了ADAMTS16敲低组对ADAMTS16的抑制作用。

TGF-β通过SOX4调控ADAMTS16的表达

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SOX4已被证明在TGF-β1触发的一系列过程中是必需的。研究人员发现TGF-β1以剂量依赖性方式促进SOX4的表达。接下来，研究人员探索了TGF-β1如何调控SOX4的表达。Smad3是TGF-β信号通路的关键转录因子。研究人员获得了Smad3可能结合的SOX4启动子序列。ChIP-qPCR结果显示Smad3占据了SOX4的启动子。此外，Smad3的抑制剂SIS3抑制了SOX4的表达。这些结果表明TGF-β1通过转录因子SMAD3调控SOX4的表达。抑制SOX4可抑制ADAMTS16的表达。TGF-β1也以剂量依赖的方式增加ADAMTS16的表达。TGF-β1促进SOX4与ADAMTS16启动子的结合。SB431542 （TGFBR1抑制剂）抑制EMT和ADAMTS16的表达，SOX4过表达可逆转上述抑制作用。双荧光素酶报告基因实验和qRT-PCR结果显示SB431542降低了ADAMTS16的转录活性，而SOX4过表达抵消了这种抑制作用。动物模型显示SB431542抑制TGF-β信号通路降低肺转移和ADAMTS16的表达，而过表达SOX4促进肺转移和ADAMTS16的表达。SOX4过表达消除了SB431542对肺转移的抑制作用。这些结果共同支持TGF-β1通过SOX4调控ADAMTS16的表达，ADAMTS16与TGF-β/SOX4轴形成正反馈环路驱动EMT和转移。

研究意义

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本研究为肺腺癌提供了潜在的预后指标和治疗靶点，并为肺腺癌EMT和转移机制提供了新的见解。

【参考资料】

https://www.nature.com/articles/s41419-024-07226-z

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