高內(nèi)涵成像分析技術(shù)助力對腫瘤分子機制進行多模型驗證

目前國內(nèi)抗腫瘤藥物研發(fā)處于快速發(fā)展的階段，對于藥物的安全性、治療體驗和生存質(zhì)量都有了更高的期望�；仡�2016-2021年國內(nèi)腫瘤領(lǐng)域涉及的靶點數(shù)量和新藥受理數(shù)量都位居榜首，但是很多團隊都集中在熱門靶點上，客觀上造成了一定資源的浪費。對腫瘤分子機制的研究成為了新型藥物靶點的必需階段。因此，越來越多的團隊在對分子機制進行詳細的探究后，都開發(fā)相關(guān)的靶點藥物。該藥物不僅僅能夠作為工具進一步推進機制研究的深度，而且還能夠作為臨床藥物開發(fā)的基礎(chǔ)。

在今年發(fā)表在Nature Communications 上的Phosphorylation and stabilization of EZH2 by DCAF1/VprBP trigger aberrant gene silencing in colon cancer中研究人員詳細的解釋了DCAF1基因的具體機制，并利用該機制相關(guān)的化合物對潛在腫瘤治療效果進行初步探討。

DDB1和CUL4相關(guān)因子1（DCAF1），也稱為VprBP（HIV-1 Vpr結(jié)合蛋白），最初被確定為與HIV-1 Vpr相互作用的蛋白質(zhì)，并被認為是細胞周期和細胞增殖的調(diào)節(jié)因子。DCAF1在結(jié)腸癌中過表達并催化H2A的T120位點磷酸化滅活編碼細胞生長和增殖主要調(diào)節(jié)因子的基因；另外，許多組蛋白修飾酶也靶向非組蛋白，這也暗示可能通過非組蛋白底物可以介導其他DCAF1功能。因此，研究DCAF1在非組蛋白修飾中的功可以為致癌信號通路提供更深入的見解，并為解決結(jié)腸癌和其他癌癥提供更有效的策略。

而該工作首先證明了DCAF1在結(jié)腸癌發(fā)展過程中介導EZH2的T367位點磷酸化的作用。DCAF1介導的EZH2 T367p通過EZH2蛋白的積累和EZH2酶活性的激活刺激癌細胞生長，并催化導致癌癥細胞中的H3K27me3。這一甲基化的作用與生長調(diào)節(jié)基因的失活高度相關(guān)，導致細胞增殖和生長不受控制。DCAF1介導的EZH2磷酸化具有致癌作用，敲除或抑制DCAF1會重新激活大量抑癌基因并阻礙癌癥細胞增殖。

而后確定了DCAF1的抑制劑B32B3和EZH2的抑制劑Taz對結(jié)腸癌細胞系的生長抑制作用后。研究者選擇使用在他們最近的研究中成功使用的結(jié)腸癌患者來源的更生理相關(guān)性的類器官（PDO）模型評估B32B3與Taz。PDO首先使用來自消化結(jié)腸腫瘤標本的細胞懸浮液按照之前的方案進行建立。然后，用濃度梯度的B32B3和Taz對PDO處理5天，并通過測量多功能酶標儀發(fā)光強度細胞活力檢測來確定藥物治療的反應；同時，利用Operetta CLS對PDO樣品進行監(jiān)測，Taz與B32B3協(xié)同處理后，類器官總數(shù)量和大小發(fā)生了更顯著的變化。

為了進一步評估Taz和B32B3在體內(nèi)的影響，研究人員通過皮下注射表達增強綠色熒光蛋白（eGFP）的SW620細胞到裸鼠的兩側(cè)來生成異種移植模型。當Taz和B32B3在單獨處理異種移植小鼠21天時，它們能夠限制SW620異種移植腫瘤的增殖能力。然后測試Taz和B32B3組合。與PDO中結(jié)果類似，與用單一藥物（Taz或B32B3）治療相比，Taz與B32B3治療在SW620異種移植腫瘤的生長中引起更顯著的抑制效果高達70-80%。

這是一個重要的發(fā)現(xiàn)，因為它表明DCAF1和EZH2抑制劑可以通過在生長調(diào)節(jié)基因上的不同表觀遺傳狀態(tài)進行組合治療，以達到對結(jié)腸癌患者更有利的治療效果。為下一步臨床治療策略的創(chuàng)新提供依據(jù)。

本研究工作在細胞模型中，利用傳統(tǒng)的WB，PCR，質(zhì)譜，圓二色性檢測等工具對信號通路進行詳細研究；并利用類器官和動物模型進行藥效評價。該評價過程使用到了多功能檢測技術(shù)，高內(nèi)涵成像分析技術(shù)（Operetta CLS）和小動物光學活體成像技術(shù)（IVIS Lumina/Spectrum）。

參考文獻

Ghate N B, Kim S, Shin Y, et al. Phosphorylation and stabilization of EZH2 by DCAF1/VprBP trigger aberrant gene silencing in colon cancer[J]. Nature Communications, 2023, 14(1): 2140.