《Molecular Cancer》揭示ESCC肿瘤增殖和血管再生机制-PLCE1-PI-PLCε-NF-κB信号通路

2021-02-22 11:23:56, 茜上海吉凯基因医学科技股份有限公司

食管鳞状细胞癌（ESCC）是一种致死性恶性肿瘤。肿瘤发生过程中，新生血管可为肿瘤提供氧及所需营养，从而进一步促进肿瘤细胞的扩增，并且可以成为肿瘤细胞向别处转移的导管。血管生成相关的靶向致癌基因的发现，对于局部晚期ESCC的精准治疗非常重要。尽管PLCE1基因是较早鉴别出来的ESCC易感基因，但它对于ESCC的作用机制目前尚不清楚。

2019年1月4日石河子大学医学院研究人员在《Molecular Cancer》（影响因子10.679）上在线发表了题为“Epigenetically upregulated oncoprotein PLCE1 drives esophageal carcinoma angiogenesis and proliferation via activating the PI-PLCε-NF-κB signaling pathway and VEGF-C/ Bcl-2 expression”的文章，揭示了ESCC中血管再生、肿瘤增殖与PLCE1甲基化水平的关系，同时找到了ESCC靶向治疗的一个非常有潜力的治疗靶点。

研究方法

该研究中作者采用飞行质谱技术，结合在体与离体方式及队列研究方法，研究了PLCE1基因启动子区域甲基化水平，在NF-κB信号通路组成性激活方面的潜在作用机制。发现PLCE1基因的低甲基化水平使得其蛋白表达上调，且与ESCC肿瘤血管生成及不良预后相关。具体作用机制为PLCE1通过PI-PLCε来激活NF-κB信号通路，进而诱导血管再生，抑制凋亡，增强肿瘤的侵袭性。

首先，作者通过对ESCC患者样本及细胞模型分析发现，ESCC患者体内及相关肿瘤细胞系中PLCE1高表达（图1. a-e），且肿瘤组织中PLCE1的CpGs有明显的去甲基化（图1. g-h）。进一步通过甲基化芯片数据分析，作者发现6个CpG位点的甲基化状态都与PLCE1的表达水平呈负相关（图1.j），且具有 CpG_5.6低甲基化的ESCC患者整体生存期明显短于该位点具备较高甲基化水平的患者（图1.k）。

图1. ESCC中PLCE1通过启动子区域异常低甲基化实现表达水平上调

血管生成是ESCC肿瘤发生最基本也最重要的阶段，既然前面表明PLCE1是ESCC一个重要的预测标志物，所以作者探究了ESCC中肿瘤血管新生和PLEC1之间的关系。结果表明PLCE1可能参与了ESCC 的血管再生以及肿瘤增殖，且扮演致癌的角色（图2）。

图2. PLCE1过表达与ESCC血管生成和增殖相关

为了进一步验证PLEC1过表达对ESCC血管生成及肿瘤增殖的促进关系，作者又继续开展相关离体及活体实验。体外实验中，作者利用干扰慢病毒LV-R-PLCE1-RNAi (sh-PLCE1，吉凯基因提供)沉默细胞中PLCE1的表达，发现细胞增殖能力下降，凋亡相关分子表达水平升高，ESCC细胞诱导的微管形成以及HUVECs参与的迁移明显被抑制（图3. a-e）。在体实验中，作者在通过慢病毒感染获得PLCE1表达沉默的肿瘤细胞系，将该细胞系注入裸鼠体内进行成瘤试验，同样发现PLCE1沉默后体内肿瘤生长被明显抑制（图3. g-m）。以上结果均证明了PLCE1基因的促肿瘤作用。

图3. 体内外实验证明PLCE1基因促进ESCC细胞增殖及血管再生

越来越多的证据表明NF-κB信号通路在血管生成及肿瘤的抗凋亡中发挥重要作用，作者进一步了研究ESCC中PLCE1是否参与NF-κB信号通路的调节。结果发现在ESCC中PLCE1通过PI-PLCε信号通路激活NF-κB通路（图4）。

图4. ESCC中PLCE1激活NF-κB信号通路

基于以上结果作者设想在ESCC细胞中PLCE1通过NF-κB信号通路调节凋亡和血管再生。作者通过体外和体内实验验证，结果表明在ESCC中PLCE1通过激活NF-κB信号通路增强细胞增殖和血管再生。

图5. PLCE1 通过激活NF-κB信号通路增强血管再生和抑制凋亡

最后作者对ESCC中PLCE1/NF-κB 通路开展了临床相关性分析。通过组织染色发现组织中PLCE1水平与p65, IKK, 以及 IκBα的表达均显著相关(图. 6a, b)，IκBα表达高的患者生存期相对较短（图6.c），ESCC样本数据分析表明PLCE1 表达与IKKα 的表达呈正相关关系，而IKKβ的表达与IκBα的表达呈负相关关系（图6. d）。这些数据都说明了原癌蛋白PLCE1的表观上调能够激活NF-κB 信号通路，促进血管再生，导致ESCC临床预后不良。