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【前沿进展】ASCL1通过抑制ERK1/2通路促进神经内分泌肺癌细胞存活

12月06日

整理：肿瘤资讯

来源：肿瘤资讯

神经内分泌肺癌（包括小细胞肺癌和神经内分泌特征的非小细胞肺癌）是一类预后较差的恶性肿瘤。尽管ERK1/2信号通路在大多数肺癌中发挥促进肿瘤进展的作用，但在神经内分泌肺癌中的作用却存在争议。前期研究表明，人神经元特异性转录因子ASCL1 （又称HASH1或MASH1）作为一种谱系特异性致癌基因，在神经内分泌肺癌中高表达且在肿瘤细胞的增殖和存活过程中发挥关键作用。然而，ASCL1与ERK1/2信号通路的相互调控关系及其分子机制尚待阐明。近期，来自美国UT西南医学中心、哈蒙肿瘤治疗研究中心和西蒙斯综合癌症中心研究团队在Molecular Cancer Therapeutics线上发表的一篇文章揭示了ASCL1如何通过上调ERK1/2特异性磷酸酶DUSP6的表达来调控ERK1/2通路以维持神经内分泌肺癌细胞的存活，并为开发新的治疗策略提供了理论依据^[1]。【肿瘤资讯】整理主要内容，以飨读者。

研究简介

本研究采用多种ASCL1高表达的神经内分泌肺癌细胞系作为研究模型，通过基因沉默、药物抑制和RNA测序等方法，系统研究了ASCL1与ERK1/2通路的相互作用。研究发现，ASCL1通过上调ERK1/2特异性磷酸酶DUSP6的表达来抑制ERK1/2活性，而ERK1/2活性升高反过来抑制ASCL1的表达。这种负反馈调控维持了神经内分泌肺癌细胞中ERK1/2的低活性，有利于肿瘤细胞的存活。该研究揭示了神经内分泌肺癌中一个新的调控机制，为开发新的治疗策略提供了理论依据。

主要结果

ERK1/2与ASCL1之间的负反馈调控机制

研究团队首先在神经内分泌非小细胞肺癌HCC1833细胞中证实，敲低ASCL1导致ERK1/2磷酸化水平显著升高。相反，使用MEK抑制剂PD0325901（PD03）抑制ERK1/2活性则增加了ASCL1的表达。为探究这一调控机制，研究者进行了深入分析。结果显示，PD03处理可在短时间内诱导ASCL1蛋白积累。通过使用蛋白质合成抑制剂环己酰亚胺进行实验，发现ASCL1蛋白在HCC1833细胞中半衰期较短（<15分钟），且PD03处理不影响其降解速率。进一步研究表明，PD03处理显著提高了ASCL1 mRNA水平，且这种上调可被转录抑制剂放线菌素D阻断。结果表明，ERK1/2主要通过抑制ASCL1的转录而非影响其蛋白稳定性来调控其表达。

为进一步探究ERK1/2与ASCL1的相互作用，研究者对小细胞肺癌H889细胞进行了RNA测序。结果发现，ERK通路抑制导致多个ERK通路抑制因子（DUSP6、SPRY4和ETV5）的表达显著下降。其中，DUSP6是一个ERK1/2特异性的磷酸酶，而SPRY4和SPRED1则在受体水平抑制ERK通路的激活。染色质免疫共沉淀测序（ChIP-seq）结果显示，ASCL1直接结合于SPRY4和ETV5基因的启动子区域（图1）。这些结果揭示了一个复杂的负反馈调控网络：ERK1/2活性抑制ASCL1表达，而ASCL1则通过上调多个ERK通路抑制因子来维持ERK1/2的低活性。

图1. 神经内分泌肺癌细胞中 ERK1/2 和 ASCL1 的相互作用

DUSP6是ASCL1调控ERK1/2通路的关键分子

为探究ERK1/2活性调控机制，研究者重点关注了ERK1/2特异性磷酸酶DUSP6的表达。RNA测序数据显示，DUSP6在ASCL1高表达的神经内分泌肺癌细胞中表达水平显著高于NEUROD1高表达的细胞。ChIP-seq分析发现，ASCL1结合于DUSP6基因的下游区域，且该区域具有活性染色质标记H3K27ac。通过免疫印迹分析多种肺癌细胞系，研究者发现DUSP6蛋白在ASCL1高表达的神经内分泌肺癌细胞中表达水平较高，而在NEUROD1高表达的细胞中几乎不表达（图2）。

为验证DUSP6的功能，研究者使用DUSP6抑制剂BCI处理H889和HCC1833细胞。结果显示，BCI预处理显著增强了血清刺激诱导的ERK1/2磷酸化，且使ERK1/2从胞质转位至细胞核。免疫荧光分析证实，BCI处理导致磷酸化ERK1/2主要定位于细胞核，表明DUSP6可能通过将ERK1/2锚定在胞质来抑制其活性。

图2. DUSP6在表达ASCL1的SCLC和NSCLC-NE中呈富集状态

靶向DUSP6抑制神经内分泌肺癌细胞生存

为探究DUSP6对细胞生存的影响，研究者使用多种方法进行了验证。BCI处理导致HCC1833细胞贴壁生长减少、ASCL1表达下降，且在30分钟内诱导caspase-3的裂解（图3）。长期BCI处理显著抑制了HCC1833细胞的软琼脂克隆形成。虽然BCI对不表达DUSP6的H82细胞也有一定毒性，但ASCL1高表达细胞对BCI表现出更高的敏感性。

图3. 抑制DUSP6可下调ASCL1表达并诱导caspase活化

研究者使用CRISPR/Cas9技术和药物抑制的方法。结果显示，在HCC1833细胞中敲除DUSP6或使用DUSP6抑制剂BCI均显著降低了细胞活力。值得注意的是，BCI对DUSP6敲除细胞没有进一步的抑制作用，表明其主要通过抑制DUSP6发挥作用（图4）。然而，研究者发现DUSP6敲除细胞在传代过程中逐渐产生适应性，可能与DUSP4等其他ERK通路抑制因子的代偿性上调有关。这些结果提示，虽然靶向DUSP6具有治疗潜力，但可能需要联合其他策略以克服耐药性。

图4. ASCL1与ERK1/2之间信号通路相互作用的理论模型

结语

本研究揭示了ASCL1与ERK1/2通路之间的相互调控机制，阐明了ASCL1通过上调DUSP6的表达来维持ERK1/2的低活性，从而促进神经内分泌肺癌细胞的存活。DUSP6作为ASCL1的下游靶基因和ERK1/2的抑制因子，有望成为神经内分泌肺癌治疗的新靶点。本研究结果不仅加深了对神经内分泌肺癌发病机制的理解，也为开发新的治疗策略提供了研究依据。

参考文献

1.Martin-Vega, A., et al., ASCL1 Restrains ERK1/2 to Promote Survival of a Subset of Neuroendocrine Lung Cancers. Molecular Cancer Therapeutics, 2024: p. OF1-OF12.

声明：本材料由阿斯利康提供，仅供医疗卫生专业人士参考

审批编号：CN-147494 过期日期：2025-02-24

责任编辑：肿瘤资讯-Yuno
排版编辑：肿瘤资讯-Rex

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