胞内段与转录因子作用促进结直肠癌神经浸润进展

研究背景神经浸润(Perineuralinvasion，PNI)是引起结直肠癌复发、转移的重要原因。PNI的严重程度与结直肠癌的生存期缩短有关，是影响结直肠癌预后的重要因素。ASCO指南指出，PNI是结直肠癌II期辅助化疗的高危因素，然而二期肠癌患者中化疗对PNI患者获益并不明显。因此临床上针对结直肠癌PNI患者，并无直接的治疗手段。并且，目前结直肠癌PNI的发生机制尚不明确，因此亟需研究PNI的发生机制以为临床治疗提供靶点。

CD51，也称为整合素αv，是整合素家族的一员。我们先前的研究表明，CD51是结直肠癌干细胞的功能标志物，此外，已有研究显示具有PNI的结直肠癌患者CD51表达升高。然而，结直肠癌中CD51与PNI之间的直接关系及其分子机制尚未得到充分研究。

来自中山大学附属第六医院何晓生教授团队在Cancers期刊发表了文章，寻找到调控结直肠癌神经浸润的关键分子CD51,揭示了CD51被γ-分泌酶切割的过程，建立了神经浸润、CD51与γ-分泌酶之间的关联，为临床治疗结直肠癌神经浸润提供了靶点。

研究过程及结果CD51在具有PNI的结直肠癌中表达升高

使用GEO公共数据库(GSE103479)的数据，PNI患者和非PNI患者的病理切片和冰冻组织进行对比，验证了CD51在具有PNI的结直肠癌中表达升高。同时发现PNI合并高表达的CD51影响预后。

图1.CD51在PNI患者中表达上调且与较差的预后相关。(A-D)PNI和非PNI患者中CD51表达分析；(E)基于患者PNI状态和CD51表达的Kaplan-Meier生存分析。

CD51促进结直肠癌神经浸润

与施旺细胞共培养后，肿瘤细胞的迁移能力和运动速度明显增强。但是在肿瘤细胞中敲低CD51抑制了施旺细胞所起到的促进迁移、提高运动速度的作用。在小鼠模型中，胞内段与转录因子作用促进结直肠癌神经浸润进展敲低CD51显著抑制了肿瘤的PNI。

图2.CD51在体外和体内影响结直肠癌的PNI。(A-B)肿瘤细胞迁移模型和代表图像；(C-D)肿瘤细胞运动速度模型和代表图像；(E-H)PNI的小鼠体内模型和代表图像。

CD51可以被γ-分泌酶切割产生胞内段

通过免疫荧光和核浆分离试验，研究者发现CD51作为膜蛋白可以产生胞内段，并在细胞核中表达。通过序列比对，发现了CD51可能的γ-分泌酶切割位点。通过加入γ-分泌酶抑制剂，CD51胞内段产生及入核减少，证明了CD51可以被γ-分泌酶切割产生胞内段。

图3.CD51可以被γ-分泌酶切割产生胞内段。(A-B)CD51在细胞中的定位；(C)CD51与γ-分泌酶底物的序列比对；(D-F)γ-分泌酶抑制剂对CD51的影响。

CD51胞内段促进结直肠癌的PNI

分别构建了CD51胞内段，胞外段和全长过表达细胞系后，与施旺细胞共培养，过表达胞内段的细胞的PNI明显增强，证实CD51胞内段提高了肿瘤细胞的嗜神经性。而CD51胞外段在PNI中不起作用。动物实验同样证实CD51胞内段促进PNI。

图4.CD51胞内段促进结直肠癌的PNI。(A)CD51胞内段，胞外段和全长过表达细胞系的构建；(B-C)CD51胞内段，胞外段和全长过表达细胞的体外PNI对比；(D-F)CD51胞内段，胞外段和全长过表达细胞的体内PNI对比。

CD51胞内段作为NR4A3的共激活因子促进PNI

通过对CD51胞内段进行Co-IP，找到其结合的转录因子NR4A3，并通过双荧光素酶实验证明CD51胞内段调节NR4A3的转录活性。然后通过ChIP-seq，发现NR4A3可以结合已被证明促进PNI的基因的启动子。鉴于NR4A3可以通过招募共激活因子或共抑制因子来正向或负向调节下游基因表达，通过qPCR实验和细胞功能实验，证明CD51胞内段与NR4A3的相互作用可以逆转NR4A3的转录抑制功能并促进PNI。

图5.CD51胞内段作为NR4A3的共激活因子促进PNI。(A-C)CD51-ICD可以结合NR4A3并调节其转录活性；(D-E)NR4A3可以结合PNI相关基因的启动子；(F-I)CD51胞内段与NR4A3的相互作用逆转NR4A3的转录抑制并促进PNI。

抑制CD51的γ-切割可以抑制PNI

为了进一步评估此研究的临床应用，通过在肿瘤细胞培养基和小鼠饲料中加入γ-分泌酶抑制剂，可以在抑制由过表达CD51所促进的PNI。

图6.抑制CD51的γ-切割可以抑制PNI。(A-B)加入γ-分泌酶抑制剂后的体外PNI情况；(C-E)加入γ-分泌酶抑制剂后的体内PNI情况。

研究结论该研究提供了CD51促进PNI的证据，γ-分泌酶在产生CD51胞内段的过程中起着重要作用，而CD51胞内段可以进一步与转录因子NR4A3相互作用以激活下游信号转导。更重要的是，该研究提供了一种针对PNI的治疗策略，即靶向γ-分泌酶可能应用于结直肠癌PNI的临床治疗。

原文出自Cancers期刊

Huang,T.;Lin,Y.;Chen,J.;Hu,J.;Chen,H.;Zhang,Y.;Zhang,B.;He,X.CD51IntracellularDomainPromotesCancerCellNeurotropismthroughInteractingwithTranscriptionFactorNR4A3inColorectalCancer.Cancers2023,15,2623.DOI:10.3390/cancers15092623

期刊主题涵盖癌症治疗和免疫疗法、癌症生物标志物、流行病学和预防、肿瘤微环境、癌症病因和筛查、诊断和护理、癌症分子生物学等肿瘤学领域各个方面。目前，期刊已被SCIE、Scopus等重要数据库收录。

2023ImpactFactor:4.5

2023CiteScore:8.0

TimetoFirstDecision:18Days

TimetoPublication:36Days