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IF 15.9｜第四軍醫(yī)大學韓驊教授團隊發(fā)現(xiàn)內皮細胞中SPEN通過促進rRNA基因轉錄調控腫瘤血管生成

2023年8月，第四軍醫(yī)大學韓驊教授團隊在J Clin Invest（IF 15.9）在線發(fā)表了題為“Repression of rRNA gene transcription by endothelial SPEN deficiency normalizes tumor vasculature via nucleolar stress”的研究成果。研究首次報道了內皮細胞中轉錄共抑制分子SPEN ( split end)可以調控血管生成，揭示了SPEN通過促進rRNA基因轉錄和核糖體生物發(fā)生，誘導腫瘤血管生成，同時闡明了RNPI（RNA聚合酶I）可能是腫瘤血管正常化治療的有效靶點。

1 研究背景

血管生成是生理和病理組織血管化所必需的，腫瘤血管生成是由異常高水平的促血管生成因子驅動的，從而形成豐富但混亂的血管系統(tǒng)，促進腫瘤的生長和轉移，減弱大多數(shù)現(xiàn)有療法的療效，抗血管生成療法（AAT）可以使混亂的腫瘤血管結構和功能正?；?，從而抑制腫瘤惡性并促進其他治療。有研究表明核糖體的生物發(fā)生是血管生成所必需的，但潛在作用機制尚不清楚。SPEN負調控多種信號通路，且在發(fā)育中發(fā)揮重要作用，然而其在血管生成中的作用仍未闡明。

2 研究結果

1、敲低SPEN抑制EC增殖和血管生成

小鼠組織切片免疫熒光顯示SPEN在ECs中表達，在人臍靜脈內皮細胞(HUVECs)中，SPEN僅在細胞核中檢測到，SPEN敲低導致HUVECs增殖減少，細胞分裂停滯且細胞遷移減少；RNA測序分析證實了SPEN敲低的HUVECs中細胞周期相關基因的下調。這些數(shù)據表明，SPEN是EC增殖所必需的。血管生成基因在SPEN敲低的HUVECs中下調，體內實驗表明SPEN敲除抑制小鼠血管生成，并且EC增殖減少，表明內皮細胞SPEN通過促進EC增殖是血管生成所必需的?；虮磉_譜等結果顯示，p53蛋白表達水平與SPEN呈負相關，SPEN敲低通過激活p53抑制EC增殖。

2、SPEN敲低下調pre-rRNA轉錄，引發(fā)核仁應激激活p53通路

SPEN是ECs中維持核仁結構和功能所必需的，SPEN缺乏會觸發(fā)核仁應激，從而激活ECs中的p53。進一步分析發(fā)現(xiàn)，pre-rRNA和加工的18S、5.8S和28S rRNA在SPEN敲低的HUVECs中下調，提示SPEN基因敲低下調rRNA基因表達，導致核仁應激。研究表明，轉錄前起始復合物的組裝需要CTCF、DNA異構酶和內聚蛋白/凝聚蛋白復合物，利用腺病毒過表達CTCF并沒有上調HUVECs中pre-rRNA，最后，鏈特異性RT-qPCR顯示，在SPEN敲低的HUVECs中，pRNA水平大幅增加，深入研究表明SPEN敲低可上調pRNA以減弱rRNA轉錄，從而導致ECs中的核仁應激和p53激活。

3、內皮細胞SPEN敲除可抑制腫瘤生長并導致腫瘤血管正?；?/span>

作者研究發(fā)現(xiàn)，在人和小鼠模型中，內皮SPEN高表達水平與腫瘤進展呈正相關。接下來，作者利用LLC或B16-F10黑色素瘤細胞接種SPEN缺陷小鼠和對照小鼠，結果發(fā)現(xiàn)，與對照組相比，內皮細胞SPEN缺陷小鼠的腫瘤生長遲緩，腫瘤細胞增殖和組織缺氧明顯減弱；轉移性評估結果表明內皮細胞SPEN缺乏顯著降低肺轉移。以上結果表明內皮細胞SPEN缺陷抑制腫瘤生長和轉移。作者評估內皮細胞SPEN缺陷后的腫瘤血管表型，發(fā)現(xiàn)腫瘤血管正?；?。順鉑(CDDP)是目前應用最廣泛的癌癥化療藥物之一，腫瘤血管正?；型岣逤DDP治療腫瘤的療效。給予CDDP治療，內皮細胞SPEN缺乏可顯著增強CDDP的療效，如腫瘤生長減少和腫瘤組織壞死增加。此外，p53缺乏破壞了SPEN缺陷誘導的腫瘤血管正?；?；進一步實驗表明SPEN缺陷通過激活p53使腫瘤血管正?；?。

4、RNPI抑制劑CX-5461使腫瘤血管正?；⒏纳苹熜Ч?/span>

作者研究發(fā)現(xiàn)SPEN缺失誘導的pRNA上調導致的核仁應激可以使腫瘤血管正?；?，因此可以作為AAT的靶點。進一步利用pRNA ASO在體外驗證其對EC的作用，發(fā)現(xiàn)上調pRNA可以使腫瘤血管正?；抡{pRNA則具有相反的作用。rRNA基因轉錄是由RNPI驅動的，作者評估了臨床試驗中的RNPI抑制劑CX-5461是否可以誘導腫瘤血管正?；?。給藥后發(fā)現(xiàn)小鼠腫瘤組織血管密度降低，周細胞和基底膜覆蓋率增加，血管重建，腫瘤血管改善，EC連接蛋白VE-cadherin和ZO-1表達增加。此外，CX-5461處理增加了血管灌注并減弱了滲漏。當CX-5461與CDDP聯(lián)合應用時，CX-5461可增強CDDP的療效。以上結果表明，CX-5461抑制RNPI可誘導腫瘤血管正?；?，并改善化療效果。

本研究發(fā)現(xiàn)SPEN是血管生成所必需的，SPEN敲低可通過上調pRNA抑制pre-rRNA轉錄，進而引發(fā)核仁應激，激活p53信號通路。在內皮細胞中敲除SPEN可抑制腫瘤生長和轉移并使血管正?；?，從而促進了化療藥物順鉑的療效，揭示RNPI可能是腫瘤血管正?；委煹陌悬c。