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International Journal of Biological Sciences:邹先琼团队揭示CPTP影响胰腺癌细胞生长和转移的相关机制

2022年7月,桂林医学院附属口腔医院、中科院遗传发育所、中科脂典的相关研究人员在《International Journal of Biological Sciences》(IF: 10.75)上发表了题为“Human CPTP promotes growth and metastasis via sphingolipid metabolite ceramide and PI4KA/AKT signaling in pancreatic cancer cells”的研究论文,揭示了1-磷酸神经酰胺转运蛋白 (CPTP) 对胰腺癌 (PC) 细胞增殖、迁移和侵袭的作用、体内的致瘤能力以及相关转录调控机制,为PC患者的诊断和治疗提供了新的视角。

亮点概述:
  • 1-磷酸神经酰胺转移蛋白(CPTP 胰腺癌(PC中高表达,并且与 PC 患者的不良预后相关。

  • CPTP 通过鞘脂代谢物神经酰胺和 PI4KA/AKT 信号传导促进PC细胞的生长和转移

  • Sp1/Sp3转录因子可正向调节 PC 细胞中 CPTP 表达水平,间接促进癌细胞转移。

研究背景:

胰腺癌(PC)是侵袭性较强的恶性肿瘤,具有较高的转移倾向,且预后较差。早期发现对癌症诊断很重要,然而,受限于PC的有效筛查方法,大多数患者在疾病的中晚期被诊断出来。此外,高转移潜能和对化疗的耐药性导致PC患者预后不佳。因此,为了改善PC患者临床结果以及更好地理解PC的分子致癌作用,亟待研究新的早期诊断生物标志物和PC治疗靶点。

上皮-间充质转化(EMT)是肿瘤转移的关键因素。EMT是一个渐进的过程,在这个过程中,部分细胞在保留了上皮细胞的一些特征的同时还获得了间充质细胞的特征,而另一部分细胞则完全成为间充质细胞,这些细胞通常位于肿瘤周围,使肿瘤通过EMT获得局部和全身侵袭能力,最终导致肿瘤转移。多种信号通路参与了这一过程,包括PI3K/AKT、Wnt、Ras/Raf/MEK/ERK和Notch信号通路,且它们之间存在复杂的交联(crosstalk)。

CPTP属于糖脂转移蛋白(GLTP)家族,是目前发现的唯一能够在哺乳动物中选择性转运1-磷酸神经酰胺(C1P)的蛋白质,其参与调控自噬和炎症过程。生物活性脂质C1P参与一系列生物学过程,包括细胞增殖,迁移/侵袭,并且在鞘脂调节中也起着重要作用。因而其转运蛋白CPTP对与这些过程相关疾病的发展可能同样具有重要的影响。然而,CPTP在肿瘤中的作用、潜在机制、转录调控和与疾病相关的临床研究尚未见报道。

研究人员首先通过RT-qPCR 和免疫组化(IHC)分析了CPTP在PC组织和非肿瘤正常组织中的表达,结合TCGA数据库的分析,发现CPTP 在 PC 中高表达,且CPTP表达的上调与PC患者的不良预后相关。

为了评估CPTP在PC细胞中的生物学功能,研究人员分别构建了过表达与敲低CPTP的PC稳转细胞系(PANC-1和MIA PaCa-2)。通过CCK-8、克隆形成、Transwell实验、上皮/间充质细胞分子标志物蛋白表达检测、以及体内异种移植模型等实验,发现过表达CPTP促进了PC细胞的生长与转移,反之,敲低CPTP则会抑制PC 细胞的生长和转移。

CPTP促进PC细胞的生长和转移

接着,为了评估过表达或敲低CPTP对PC细胞中鞘脂代谢物的影响,研究人员进行了脂质组学分析,发现过表达CPTP后神经酰胺(Cer)水平(16:0-Cer、24:1-Cer和24:0-Cer)下降,而敲低CPTP后Cer水平升高。由于CPTP是目前发现的唯一的C1P转运蛋白,因而C1P的变化同样受到关注,与对照组相比,过表达CPTP细胞中26:1-C1P 水平显着增加,敲低后相反。此外,敲低CPTP细胞中16:0/18:0/20:0/24:1-C1P的水平增加。值得注意的是,肉碱(14:0/14:1/16:0/16:1/18:1-carniting)和促肿瘤分子溶血磷脂酰胆碱(C16:1/C18:1-LPC)在CPTP过表达细胞中水平升高,敲低后水平降低。Carnitine是脂肪酸氧化过程的辅因子,帮助脂肪酸转移到线粒体中进而代谢产能。部分肿瘤细胞可利用脂肪酸作为能量来源,通过β-氧化产生ATP供能。这些结果表明CPTP可能通过鞘脂代谢影响PC肿瘤进展。

为了进一步探究CPTP诱导PC细胞中鞘脂水平变化的功能意义,研究人员使用C6-Cer和carnitine处理敲低CPTP细胞,发现C6-Cer处理对敲低CPTP细胞的增殖、克隆形成能力、迁移和侵袭有更大的抑制作用,而carnitine处理的影响并不显著。

CPTP-OE 或 sh-CPTP 对 PANC-1细胞鞘脂代谢产物的影响

随后,为了探究CPTP促进PC细胞增殖、迁移和侵袭的分子机制,研究人员对过表达或敲低CPTP的PANC-1细胞进行了转录组和蛋白质组学分析。发现过表达CPTP激活了PC细胞中的SH3BP1、KDM5B(参与丝氨酸/苏氨酸激酶活性途径)和PI4KA/AKT信号通路,敲低后相反。

CPTP 促进 PC 细胞生长转移,可能与丝氨酸/苏氨酸激酶或 PI4KA/AKT 信号通路的激活有关。

最后,研究人员研究了PC细胞中CPTP表达的转录调控机制,发现转录因子Sp1和Sp3可作为CPTP的上游正调节因子,过表达Sp3能部分逆转敲低CPTP导致的PC细胞增殖、迁移和侵袭能力的下降作用。此外,对PC组织和非肿瘤正常组织切片的IHC分析发现PC组织中Sp1/Sp3表达上调且与PC分期和转移相关。这些结果表明,转录因子Sp1和Sp3可以通过增加PC细胞中CPTP的表达水平间接促进转移。

总之,该研究发现,CPTP 在PC细胞中可能作为促肿瘤基因发挥作用,并且转录因子Sp1/Sp3参与调控该过程。CPTP 可通过鞘脂代谢产物Cer和PI4KA/AKT信号传导促进PC细胞生长和转移。同时也说明了CPTP对PC的促进作用可能是多方面影响的结果。该研究为 CPTP 作为 PC 的生物标志物和候选治疗靶点提供了基础理论依据,在后续研究中,靶向CPTP抑制转移和增加患者生存率值得进一步探讨。


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