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m6A RNA甲基轉移酶METTL3抑制劑在體內和體外抑制前列腺癌進展

瀏覽次數(shù):342 發(fā)布日期:2024-10-15  來源:本站 僅供參考,謝絕轉載,否則責任自負
前列腺癌(Prostate cancer,PCa)是全球男性中最常見的惡性腫瘤之一,也是導致男性癌癥死亡的第二大原因。盡管雄激素受體(Androgen receptor,AR)信號通路在前列腺癌進展中至關重要,但長期雄激素剝奪治療(androgen deprivation therapy,ADT)最終會失敗,導致致命的去勢抵抗性前列腺癌(CRPC)。目前,AR靶向治療的抗性導致前列腺癌的治療仍存在挑戰(zhàn),尋找新的治療靶點變得尤為重要。近年來表觀遺傳學的快速發(fā)展為研究 PCa 的進展、耐藥性和潛在治療靶點提供了新的途徑。
 
RNA修飾是一種重要的表觀遺傳調控機制,RNA N6-甲基腺苷(m6A)是人類最豐富的RNA修飾類型,在mRNA剪接、翻譯和降解的轉錄后調控中起關鍵作用。在許多癌癥類型中,m6A調節(jié)酶的異常表達與腫瘤發(fā)生、轉移、耐藥性和癌癥干細胞自我更新有關。m6A調控因子METTL3是前列腺癌(PCa)多種進展過程中的重要調控基因。已有報道稱METTL3抑制劑在某些癌癥類型中具有強大的腫瘤抑制能力。然而,METTL3抑制劑對PCa進展的詳細影響和機制以及它們與其他藥物的潛在協(xié)同作用尚不清楚。
 
2024年10月,中國醫(yī)學科學院藥物研究所Wu Meng團隊、北京醫(yī)院侯惠民團隊和浙江師范大學周金明團隊合作在《Biomedicine & Pharmacotherapy》期刊發(fā)表題為“METTL3 inhibitor suppresses the progression of prostate cancer via IGFBP3/AKT pathway and synergizes with PARP inhibitor”的科研成果。研究通過免疫組化染色、Western blot、qRT-PCR等方法揭示前列腺癌PCa中METTL3 過表達并與不良預后相關。研究還表明MTTTL3 抑制劑STM2457可以降低PCa細胞的m6A水平,從而抑制其增殖、集落形成、遷移、侵襲和干性。此外,STM2457在體內抑制細胞來源的異種移植物(CDX)和患者來源的異種移植物(PDX)PCa 模型的進展。MeRIP-seq分析與生物學驗證相結合揭示STM2457主要通過 IGFBP3/AKT 通路影響PCa細胞中的多個生物過程。TM2457誘導DNA損傷,并在體外體內顯示出與 PARP 抑制劑奧拉帕尼(Olaparib)的協(xié)同抗PCa作用。總體而言,本研究為靶向 RNA m6A 修飾治療 PCa 提供了一種新的治療策略。

 


標題:METTL3 inhibitor suppresses the progression of prostate cancer via IGFBP3/AKT pathway and synergizes with PARP inhibitor(METTL3抑制劑通過IGFBP3/AKT通路抑制前列腺癌進展并與PARP抑制劑協(xié)同作用)
期刊:Biomedicine & Pharmacotherapy
影響因子: IF 6.9
技術平臺:MeRIP-seq、RNA-seq

研究設計:
  • 使用免疫組化染色、Western blot、qRT-PCR等方法檢測METTL3在前列腺癌組織和細胞系中的表達水平。
  • 通過MeRIP-seq分析和生物學驗證,研究STM2457對前列腺癌細胞中m6A修飾的影響。
  • 在體外細胞實驗和體內動物模型中評估STM2457對前列腺癌進展的影響。
  • 通過藥物協(xié)同作用實驗,研究STM2457與PARP抑制劑的聯(lián)合治療效果。
 

圖形摘要
 
結果圖形:
1.  METTL3 在大多數(shù) PCa 腫瘤和細胞系中過表達

 

圖1. 在前列腺癌(PCa)腫瘤和細胞系中METTL3的過表達和m6A水平。

 
A. 通過免疫組化(IHC)染色檢測了74名PCa患者的腫瘤和相鄰正常組織中METTL3的蛋白表達水平
B. 對圖1A中IHC結果的定量分析。
C. 在TCGA數(shù)據(jù)庫中,檢測了PCa腫瘤和相鄰正常組織中METTL3的mRNA表達水平。
D. 通過Western blot檢測了12名PCa患者的腫瘤和相鄰正常組織中METTL3的蛋白表達水平。
E. 對圖1D中Western blot結果的定量分析。
F. 通過qRT-PCR檢測了12名PCa患者的腫瘤和相鄰正常組織中METTL3的mRNA表達水平。
G. 檢測12名PCa患者的腫瘤和相鄰正常組織中總RNA的m6A水平。
H. 通過TCGA數(shù)據(jù)庫分析,高METTL3表達與PCa的預后不良顯著相關,P<0.05。
I. 通過Western blot檢測了5種不同的PCa細胞系和1種正常成人前列腺上皮細胞系中METTL3的蛋白水平。
J. 對圖1I中Western blot結果的定量分析。
K. qRT-PCR檢測5種不同PCa細胞系和1種正常成人前列腺上皮細胞系中METTL3 mRNA表達水平
L. 檢測了5種不同PCa細胞系和1種正常成人前列腺上皮細胞系中總RNA的m6A水平。(實驗進行三次重復。結果表示為均值±標準差。*P < 0.05,**P < 0.01,***P < 0.001與對照組相比。)
 
2.  METTL3抑制劑在體外抑制PCa細胞和類器官活力

 

圖2:STM2457對體外前列腺癌細胞和類器官活力的影響。

 
A. DU145、22Rv1、LNCaP、C4-2和PC-3細胞用DMSO、STM2457 1.25μM、2.5μM、5.0μM和10.0μM處理24小時,檢測不同細胞系和不同處理組的總RNA m6A水平。
B. 22Rv1、LNCaP、C4-2、DU145和PC-3細胞用不同濃度的STM2457處理6天,通過CCK8實驗檢測細胞增殖。
C. 用DMSO、STM2457 1.25μM、2.5μM、5.0μM、10.0μM和20.0μM處理22Rv1、LNCaP、C4-2、DU145和PC-3細胞12-14天,進行結晶紫染色法檢測。
D. 對圖2C中集落形成結果的定量分析。
E. 用DMSO、STM2457 2.5μM和10.0μM處理22Rv1和DU145細胞24小時,通過Transwell遷移實驗檢測細胞遷移活性。
F. 對圖2E中Transwell遷移實驗結果的定量分析。
G. 用DMSO、STM2457 2.5μM和10.0μM處理22Rv1和DU145細胞24小時,通過Transwell侵襲實驗檢測細胞侵襲活性。
H. 對圖2G中Transwell侵襲實驗結果的定量分析。
I. 用DMSO、STM2457 5.0μM和20.0μM處理22Rv1和DU145細胞48小時,通過高內涵成像分析系統(tǒng)進行細胞運動跟蹤。
J. 用DMSO、STM2457 2.5μM和10.0μM處理22Rv1和DU145細胞2周,進行成球試驗(spheroid formation assay)檢測。
K. 3個前列腺癌患者源類器官用DMSO、STM2457 2.5μM、5.0μM和10.0μM處理約10天,然后通過顯微鏡觀察。
L. 3個前列腺癌患者源類器官用不同濃度的STM2457處理約10天,檢測類器官活力。
 
3.  METTL3抑制劑在體內抑制PCa進展

 

圖3:STM2457對前列腺癌CDX和PDX模型體內進展的作用。

 
A. 22Rv1細胞異種移植腫瘤經對照或每天50mg/kg STM2457處理3周,最后一天拍攝腫瘤照片(n=4)。
B. 每隔一天監(jiān)測一次腫瘤體積增長。
C. 最后一天用電子秤測量腫瘤重量。
D. 每隔一天用電子秤監(jiān)測小鼠體重。
E. 檢測腫瘤組織的總RNA m6A水平。
F. 對收獲的腫瘤進行增殖(Ki-67)和凋亡(裂解的caspase 3)水平的免疫組化分析,
G. 對圖3F中IHC結果的定量分析。
H. 前列腺癌患者腫瘤的異種移植腫瘤經對照或每天50 mg/kg STM2457處理3周,最后一天拍攝腫瘤照片(n=5)。
I. 每三天監(jiān)測一次腫瘤體積增長。
J. 最后一天用電子秤測量腫瘤重量。
K. 每三天用電子秤監(jiān)測小鼠體重。
L. 檢測腫瘤組織的總RNA m6A水平。
M. 對收獲的腫瘤進行增殖(Ki-67)、神經內分泌分化(SOX2)和DNA損傷(γ-H2AX)水平的免疫組化分析。
N. 對圖3M中IHC結果的定量分析。
 
4.  PCa細胞中受METTL3抑制劑影響的信號通路

 

圖4:STM2457導致前列腺癌細胞的全基因組m6A修飾和轉錄組變化。

 
A. 在用DMSO(n=3)或STM2457 10μM(n=3)處理的22Rv1細胞中進行MeRIP-seq分析,不同處理組的m6A peaks強度以小提琴圖表示。
B. 差異m6A峰(n=25369)分布在5'UTR、3'UTR、起始密碼子、終止密碼子、內含子、間隔區(qū)或CDS區(qū)域。
C. 維恩圖展示通過RNA-seq和MeRIP-seq檢測的顯著表達或m6A峰變化(FDR<0.05, p<0.05)的基因數(shù)量。
D. DMSO和STM2457組中差異m6A標記基因熱圖。
E. 在DMSO與STM2457組中,m6A峰和mRNA表達水平顯著變化的基因被分為4類:hypo-down(m6A峰下調,mRNA下調);hypo-up(m6A峰下調,mRNA上調);hyper-down(m6A峰上調,mRNA下調);hyper-up(m6A峰上調,mRNA上調)。
F-G. 下調最多的前10個編碼基因的m6A峰(F)和最顯著的mRNA表達水平變化(G)。
H. DMSO和STM2457組轉錄組的KEGG分析。
I. GSEA揭示STM2457在22Rv1細胞中顯著下調細胞周期、氧化磷酸化和DNA復制途徑。
 
5.  IGFBP3/AKT通路是METTL3抑制劑抗前列腺癌(PCa)效果所必需的

 

圖5:STM2457通過IGFBP3/AKT通路抑制前列腺癌細胞活力。

 
A. MeRIP-seq檢測22Rv1細胞中DMSO或STM2457組IGFBP3 mRNA 3'UTR的m6A峰分布差異。
B. 22Rv1細胞用DMSO、STM2457 2.5μM和10.0μM處理48小時,通過qRT-PCR檢測IGFBP3 mRNA水平,并與GAPDH歸一化。
C. C4-2細胞用DMSO、STM2457 2.5μM和10.0μM處理48小時,通過qRT-PCR檢測IGFBP3 mRNA水平,并與GAPDH歸一化。
D. LNCaP細胞用DMSO、STM2457 2.5μM和10.0μM處理48小時,通過qRT-PCR檢測IGFBP3 mRNA水平,并與GAPDH歸一化。
E. C4-2和22Rv1細胞用DMSO、STM2457 2.5μM、5.0μM和10.0μM處理48小時,通過western blot分析檢測IGFBP3蛋白水平。
F. 對圖5E中western blot結果的定量分析。
G. C4-2和22Rv1細胞用DMSO或STM2457 10.0μM處理48小時,通過western blot分析檢測p-AKT、AKT和IGFBP3蛋白水平。
H. 對圖5G中western blot結果的定量分析。
I. C4-2和22Rv1細胞用si-IGFBP3或si-NC處理24小時,通過qRT-PCR檢測IGFBP3 mRNA水平,并與GAPDH歸一化。
J. C4-2和22Rv1細胞用si-IGFBP3或si-NC處理24小時,通過western blot分析檢測IGFBP3蛋白水平。
K. C4-2和22Rv1細胞用si-IGFBP3或si-NC處理24小時,然后用DMSO或STM2457 10μM處理24小時,通過western blot分析檢測p-AKT、AKT和IGFBP3蛋白水平。
L. C4-2細胞用si-IGFBP3或si-NC處理24小時,然后用STM2457 5.0μM處理24小時、48小時、72小時和96小時,通過CCK8實驗檢測細胞活力。
M. 22Rv1細胞用si-IGFBP3或si-NC處理24小時,然后用STM2457 5.0μM處理24小時、48小時、72小時和96小時,通過CCK8實驗檢測細胞活力。
N. C4-2和22Rv1細胞用si-IGFBP3或si-NC處理24小時,然后用DMSO或STM2457 5.0μM處理12-14天,進行結晶紫染色分析。
O. 對圖5N中集落形成結果的定量分析。
 
6.  METTL3抑制劑與PARP抑制劑聯(lián)合使用在體外顯示出增強的抗PCa活性

 

圖6:STM2457在體外與PARP抑制劑顯示出協(xié)同抗前列腺癌效果。

 
A. C4-2和22Rv1細胞用DMSO或STM2457 10.0μM處理72小時,通過western blot分析檢測p-AKT、AKT和γ-H2AX蛋白水平。
B. 對圖6A中相對γ-H2AX蛋白水平的定量分析。
C. 22Rv1細胞用DMSO或STM2457 10.0μM處理72小時,通過免疫熒光檢測γ-H2AX蛋白水平。
D. 22Rv1細胞用指定濃度的STM2457與奧拉帕尼聯(lián)合處理144小時,通過CCK8實驗檢測細胞增殖抑制活性。
E. 計算STM2457與奧拉帕尼在22Rv1細胞中的協(xié)同得分。
F. C4-2細胞用指定濃度的STM2457與奧拉帕尼聯(lián)合處理144小時,通過CCK8實驗檢測細胞增殖抑制活性。
G. 計算STM2457與奧拉帕尼在C4-2細胞中的協(xié)同得分。
H. 22Rv1和DU145細胞用DMSO、STM2457 5.0μM、奧拉帕尼5.0μM和STM2457 5.0μM與奧拉帕尼5.0μM聯(lián)合處理12-14天,進行結晶紫染色。
I. 對圖6H中集落形成結果的定量分析。
J. 22Rv1和DU145細胞用DMSO、STM2457 5.0μM、奧拉帕尼5.0μM和STM2457 5.0μM與奧拉帕尼5.0μM聯(lián)合處理24小時,通過Transwell遷移實驗檢測細胞遷移活性。
K. 22Rv1和DU145細胞用DMSO、STM2457 5.0μM、奧拉帕尼5.0μM和STM2457 5.0μM與奧拉帕尼5.0μM聯(lián)合處理24小時,通過Transwell侵襲實驗檢測細胞侵襲活性。
L. 22Rv1和DU145細胞用DMSO、STM2457 5.0μM、奧拉帕尼5.0μM和STM2457 5.0μM與奧拉帕尼5.0μM聯(lián)合處理48小時,然后通過高內涵成像分析系統(tǒng)進行18小時的細胞運動跟蹤。
M. 通過高內涵成像分析系統(tǒng)分析圖6L中22Rv1和DU145細胞的運動位移和速度。
 
7.  METTL3抑制劑與PARP抑制劑協(xié)同作用,抑制體內PCa進展

 
圖7:STM2457在體內與PARP抑制劑顯示出協(xié)同抗前列腺癌效果。
 
A. 22Rv1細胞的異種移植腫瘤用空白對照、每天50mg/kg STM2457、每天50毫克/千克奧拉帕尼,以及每天50 mg/kg STM2457與50 mg/kg奧拉帕尼聯(lián)合處理3周,最后一天拍攝腫瘤照片(n=5)。
B. 每三天監(jiān)測一次腫瘤體積增長。
C. 最后一天用電子秤測量腫瘤重量。
D. 每三天用電子秤監(jiān)測小鼠體重。
E. 對收獲的腫瘤進行增殖(Ki-67)和凋亡(裂解的caspase 3)水平的免疫組化分析。
F. 對圖7E中IHC結果的定量分析。
 
易小結
本研究地分析了METTL3抑制劑STM2457在不同細胞系、患者來源器官類器官(PDO)、細胞源異種移植模型(CDX)和患者源異種移植模型(PDX)中的前列腺癌(PCa)抑制活性。STM2457抑制了IGFBP3 3'UTR的m6A修飾,并促進IGFBP3的穩(wěn)定和過表達。隨后,IGFBP3降低了AKT的磷酸化水平,進而抑制METTL3過表達的PCa進展。此外STM2457誘導了DNA損傷,并在體外和體內均顯示出與PARP抑制劑的協(xié)同抗PCa效果。本研究首次證明了METTL3抑制劑在體外和體內都能抑制PCa進展,并為進一步的臨床試驗提供了有意義的參考。

參考文獻:
Chen X, Wang M, Wang H, Yang J, Li X, Zhang R, Ding X, Hou H, Zhou J, Wu M. METTL3 inhibitor suppresses the progression of prostate cancer via IGFBP3/AKT pathway and synergizes with PARP inhibitor. Biomed Pharmacother. 2024 Sep 3;179:117366. pii: S0753-3322(24)01251-4. doi: 10.1016/j.biopha.2024.117366. PubMed PMID: 39232384.
來源:深圳市易基因科技有限公司
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標簽: RNA甲基化
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