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靶向Notch2/ADAM10/TCF7L2轴介导的Wnt通路转录调控抑制肿瘤生长并增强结直肠癌的化疗敏感性

期刊:Advanced ScienceDOI:10.1002/advs.202405758

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作者与机构
本研究的主要作者包括Zhen Xiang、Yiwei Wang、Xiao Ma、Shuzheng Song、Yuanqiao He、Jiamin Zhou、Longhai Feng、Su Yang、Yibin Wu、Bingran Yu、Guangkai Xia、Weiqi Xu、Yiming Zhao和Lu Wang。他们分别来自复旦大学上海癌症中心、上海交通大学附属第六人民医院、同济大学医学院上海东方医院、南昌大学实验动物科学中心、中国科学院大学附属肿瘤医院(浙江省肿瘤医院)、上海交通大学医学院瑞金医院等机构。研究发表于期刊《Advanced Science》,发表日期为2024年。

学术背景
结直肠癌(Colorectal Cancer, CRC)是全球范围内最常见的恶性肿瘤之一,也是癌症相关死亡的主要原因之一。约50%的CRC患者会发展为肝转移,其5年生存率低于10%。尽管手术、化疗和靶向治疗(如西妥昔单抗和贝伐单抗)是CRC肝转移的主要治疗手段,但由于CRC的高度异质性和复杂性,患者对化疗和靶向治疗的反应差异较大,且治疗过程中常出现耐药性,显著影响治疗效果。因此,寻找新的治疗靶点以克服CRC耐药性成为迫切需求。

Wnt/β-catenin/TCF转录活性在CRC的癌变过程中起关键作用,但迄今为止,尚未有靶向该通路的药物在临床实践中应用,主要原因是其严重的副作用。本研究旨在探索Wnt通路的转录调控机制,并寻找低毒性的抑制剂,以抑制肿瘤生长并增强化疗敏感性。

研究流程
本研究分为多个步骤,具体如下:

  1. CRC类器官模型的建立与转录组分析
    研究团队成功建立了6个原发性CRC类器官、9个肝转移CRC类器官和4个正常结直肠类器官。通过转录组和全外显子测序分析,确认这些类器官保留了来源组织的转录组和基因组特征。超过90%的CRC类器官携带TP53或APC突变。通过基因集变异分析(GSVA),计算了Wnt通路的富集分数(Wnt score),发现CRC类器官能够模拟CRC组织中Wnt通路的转录活性。

  2. 高通量筛选Wnt通路抑制剂
    研究团队筛选了24种Wnt通路抑制剂,使用CRC类器官模型进行药物筛选。其中,adavivint显示出显著的抗肿瘤活性和低毒性。通过RNA-seq和GSVA分析,发现adavivint通过抑制ADAM10/Notch2信号通路来调控Wnt通路的转录活性。

  3. ADAM10/Notch2信号通路的机制研究
    通过质谱分析,研究团队发现adavivint通过泛素-蛋白酶体系统降解ADAM10蛋白。进一步实验表明,ADAM10与Notch2直接结合,并调控Wnt通路下游基因(如MYC、JUN和CCND1/2)的转录。Notch2不直接与TCF7L2相互作用,但通过激活TCF7L2的转录来调控Wnt通路。

  4. adavivint的体内外抗肿瘤效果验证
    研究团队在体外和体内实验中验证了adavivint的抗肿瘤效果。通过患者来源的类器官异种移植(PDOX)模型,发现adavivint能够显著抑制CRC的生长,且对荷瘤小鼠的体重无明显影响。此外,adavivint还增强了CRC细胞对化疗的敏感性。

  5. ADAM10/Notch2信号通路在化疗耐药中的作用
    研究团队发现,ADAM10/Notch2信号通路通过调控MYC和JUN等Wnt下游基因的表达,促进了CRC的化疗耐药性。通过抑制ADAM10/Notch2信号通路,adavivint能够逆转CRC细胞的化疗耐药性。

主要结果
1. Wnt通路的转录调控与肝转移相关
研究发现,Wnt通路的转录调控在CRC中独立于经典的Wnt/β-catenin信号通路,并与肝转移密切相关。肝转移CRC类器官显示出更高的Wnt通路转录活性。

  1. adavivint的抗肿瘤效果
    adavivint通过抑制ADAM10/Notch2信号通路,显著抑制了CRC类器官的生长,并在PDOX模型中显示出良好的抗肿瘤效果。

  2. ADAM10/Notch2信号通路的机制
    ADAM10与Notch2直接结合,并通过调控TCF7L2的转录来激活Wnt通路下游基因的表达。adavivint通过降解ADAM10蛋白,阻断了这一信号通路。

  3. adavivint增强化疗敏感性
    adavivint通过抑制ADAM10/Notch2信号通路,逆转了CRC细胞的化疗耐药性,显著增强了化疗药物的效果。

结论
本研究揭示了ADAM10/Notch2/TCF7L2信号通路在Wnt通路转录调控中的关键作用,并发现adavivint通过抑制这一信号通路,能够有效抑制CRC的生长并增强化疗敏感性。这一研究为CRC的治疗提供了新的候选药物和潜在的治疗靶点,具有重要的科学和应用价值。

研究亮点
1. 新颖的治疗靶点
本研究首次揭示了ADAM10/Notch2/TCF7L2信号通路在Wnt通路转录调控中的作用,为CRC的治疗提供了新的靶点。

  1. 低毒性的抑制剂
    adavivint显示出显著的抗肿瘤活性和低毒性,有望成为CRC治疗的新选择。

  2. 类器官模型的应用
    研究团队通过CRC类器官模型进行高通量筛选和机制研究,成功模拟了CRC的体内生长状态,为药物研发提供了有力工具。

其他有价值的内容
本研究还发现,ADAM10/Notch2信号通路通过调控MYC和JUN等Wnt下游基因的表达,促进了CRC的化疗耐药性。这一发现为克服CRC的化疗耐药性提供了新的思路。


这篇报告详细介绍了研究的背景、流程、结果和结论,并突出了研究的创新点和应用价值,为相关领域的研究者提供了全面的参考。

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