化療耐藥是許多結(jié)直腸癌患者預(yù)后不良重要原因之一，許多研究表明腫瘤微環(huán)境和細(xì)胞自噬都與腫瘤化療耐藥密切相關(guān)。IL-6作為腫瘤微環(huán)境中一種常見的細(xì)胞因子，在腫瘤血管生成、侵襲轉(zhuǎn)移、免疫逃逸等生物學(xué)行為中發(fā)揮顯著作用，也有研究報(bào)道其參與了腫瘤化療耐藥的調(diào)控，但內(nèi)在分子機(jī)制僅集中在IL-6/STAT3這一經(jīng)典信號(hào)。
2021年6月15日，華中科技大學(xué)王桂華教授及胡俊波教授共同通訊在《Nature Communications 》（2020 IF: 14.919）上在線發(fā)表了題“ IL-6 regulates autophagy and chemotherapy resistance by promoting BECN1 phosphorylation” 的研究論文。該研究發(fā)現(xiàn)并證明了IL-6調(diào)節(jié)細(xì)胞自噬和腫瘤化療耐藥的新機(jī)制，并闡述了該機(jī)制的潛在臨床應(yīng)用價(jià)值。
研究思路及方法
一、IL-6通過非依賴于STAT3通路誘導(dǎo)細(xì)胞自噬
通過western blot、免疫熒光、電鏡等實(shí)驗(yàn)技術(shù)，作者發(fā)現(xiàn)予以IL-6刺激后細(xì)胞自噬水平明顯上升。同時(shí)利用STAT3磷酸化抑制劑以及STAT3表達(dá)缺失細(xì)胞研究發(fā)現(xiàn)，IL6誘導(dǎo)的細(xì)胞自噬并不依賴于STAT3。
二、IL-6以JAK2信號(hào)依賴的方式促進(jìn)細(xì)胞自噬
由于JAK2在IL-6下游信號(hào)傳導(dǎo)中起重要作用，作者通過使用JAK2小分子抑制劑以及沉默JAK2的表達(dá)，研究發(fā)現(xiàn)IL-6以JAK2信號(hào)依賴的方式誘導(dǎo)自噬。
三、JAK2能夠與BECN1結(jié)合并且使其Y333發(fā)生磷酸化
進(jìn)一步通過生物信息學(xué)技術(shù)、免疫共沉淀、免疫熒光等實(shí)驗(yàn)技術(shù)，發(fā)現(xiàn)JAK2能夠和BECN1結(jié)合。因?yàn)镴AK2作為一種已知的酪氨酸激酶，作者猜想BECN1可能是JAK2的磷酸化底物。通過western blot實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)JAK2能夠影響B(tài)ENC1的磷酸化水平，并利用數(shù)據(jù)庫分析、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)分析預(yù)測其被磷酸化的位點(diǎn)，最后證明BECN1 Y333位點(diǎn)被JAK2磷酸化。重要的是，JAK2敲低顯著地消除了IL-6刺激引起的BECN1 Y333磷酸化水平的升高。
四、BECN1 Y333磷酸化是IL-6誘導(dǎo)的自噬所必需的
利用免疫共沉淀、免疫熒光等實(shí)驗(yàn)技術(shù)，作者更深入的探討了BECN1 Y333磷酸化在IL-6誘導(dǎo)細(xì)胞自噬中的作用。研究發(fā)現(xiàn)IL-6誘導(dǎo)JAK2介導(dǎo)的BECN1磷酸化，影響了BECN1與Vps34、Vps15、BCL2、Rubicon之間的結(jié)合，進(jìn)而促進(jìn)細(xì)胞自噬。
五、IL-6誘導(dǎo)的BECN1 Y333磷酸化促進(jìn)腫瘤化療耐藥
通過細(xì)胞活力檢測、細(xì)胞凋亡檢測等實(shí)驗(yàn)技術(shù)，作者發(fā)現(xiàn)IL-6刺激可顯著消除奧沙利鉑(OXA)和5-氟尿嘧啶(5-Fu)引起的細(xì)胞活力下降，但這一作用被氯喹所逆轉(zhuǎn)。這一結(jié)果在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中同樣得到證實(shí)。為驗(yàn)證BECN1 Y333磷酸化在IL6誘導(dǎo)腫瘤化療耐藥中的作用，作者利用吉?jiǎng)P基因的慢病毒產(chǎn)品構(gòu)建了BECN1敲除的CT26細(xì)胞系，并在此基礎(chǔ)上構(gòu)建了CT26-WT、CT26-Y331F和CT26-Y331E細(xì)胞株進(jìn)行動(dòng)物實(shí)驗(yàn)，研究發(fā)現(xiàn)CT26-WT、CT26-Y331E細(xì)胞株的皮下瘤生長更加明顯。
六、JAK2誘導(dǎo)的BECN1 Y333磷酸化是腫瘤預(yù)后差和化療耐藥的預(yù)測標(biāo)志物
作者通過對腫瘤組織芯片進(jìn)行免疫組化檢測并進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，發(fā)現(xiàn)BECN1 Y333磷酸化可以結(jié)腸癌預(yù)后的潛在標(biāo)志，同時(shí)聯(lián)合IL-6/JAK2/BECN1信號(hào)通路靶點(diǎn)藥物可協(xié)同傳統(tǒng)化療藥物對腫瘤細(xì)胞的殺傷作用。
研究總結(jié)
1. 闡明了細(xì)胞外細(xì)胞因子與自噬之間的調(diào)控信號(hào)通路(IL-6/JAK2/ BECN1信號(hào)通路)，并表明JAK2依賴的BECN1磷酸化可能與化療耐藥有關(guān)。
2. IL-6誘導(dǎo)的自噬有助于提高結(jié)直腸癌化療藥物反應(yīng)的有效性，聯(lián)合靶向IL-6/ JAK2/BECN1信號(hào)通路的自噬抑制劑或藥物可能是一種潛在的臨床治療策略。
3. BECN1 Y333磷酸化可作為結(jié)直腸癌不良預(yù)后的預(yù)測標(biāo)志物，并可作為結(jié)直腸癌化療潛在效益的標(biāo)志物和早期診斷化療耐藥性的標(biāo)志物。
吉?jiǎng)P助力
該研究中使用的小鼠BECN1基因敲除慢病毒由吉凱基因提供，助力實(shí)現(xiàn)高效特異的基因敲除。
作者簡介
華中科技大學(xué)同濟(jì)醫(yī)學(xué)院附屬同濟(jì)醫(yī)院王桂華教授和胡俊波教授為論文共同通訊作者，住院醫(yī)師胡福清和宋達(dá)為論文第一作者。該研究得到國家自然基金面上項(xiàng)目資助。
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