胶原依赖性DDR1胞外域脱落调控放疗抵抗性胶质母细胞瘤的增殖信号
Collagen-dependent DDR1 ectodomain shedding regulates proliferative signaling in radiation-resistant glioblastoma
放疗抵抗性胶质母细胞瘤DDR1表达上调但磷酸化降低,并出现ADAMTS1介导的胞外域脱落增强。在三维I型胶原基质中,该脱落削弱ERK1/2磷酸化与Ki-67阳性等增殖信号;敲低ADAMTS1可减少DDR1脱落,恢复全长DDR1、ERK1/2与RB磷酸化及cyclin D1表达,提示ADAMTS1驱动的DDR1胞外域脱落是获得性放疗抵抗的新调控机制。
胶质母细胞瘤(GBM)几乎必然复发且对治疗高度耐受,既往研究对放疗抵抗的解释大多聚焦肿瘤细胞自身:约40%的GBM存在EGFR扩增,其中约半数携带癌源性EGFRvIII突变,EGFR异常信号被认为与放疗抵抗相关 [1];患者来源的间充质型肿瘤细胞经NF-κB依赖的分化获得放疗抵抗并伴随CD44富集 [2];CD44及其配体骨桥蛋白在血管周围微环境中维持干细胞样特性并促进耐放射表型 [3];肿瘤干细胞本身也因DNA损伤检查点激活增强而耐受照射 [4]。相比之下,细胞外基质如何塑造放疗抵抗GBM的信号转导仍不清楚。作为胶原激活的受体酪氨酸激酶,DDR家族在其他体系中已有线索:DDR2被胶原I激活后经Src增强ERK2活性、稳定SNAIL1以促进乳腺癌侵袭 [5],并调控成纤维细胞在基质中的增殖与迁移 [6],但GBM中DDR1与放疗抵抗的关系此前未有答案。
Harvey等人利用经连续体内照射筛选出的配对患者来源GBM模型(放疗敏感亲本株与耐药株),在三维胶原I基质中进行比较。耐药细胞表现出与亲本不同的Ki-67阳性和ERK1/2磷酸化时间动态。耐人寻味的是,尽管DDR1表达升高,耐药细胞的DDR1磷酸化却显著降低,同时胞外域脱落增强——膜结合的C端片段积累、N端片段被释放。敲低DDR1可降低ERK1/2磷酸化,说明DDR1在此条件下仍参与ERK1/2信号。进一步发现蛋白酶ADAMTS1在耐药细胞中显著上调,敲低ADAMTS1减少DDR1脱落,同时全长DDR1丰度、ERK1/2和RB磷酸化、cyclin D1表达及Ki-67阳性率均上升。
这些结果描绘了获得性放疗耐药GBM中一种独特的DDR1调控状态:ADAMTS1相关的脱落增强、受体磷酸化减弱以及胶原I三维环境中增殖信号受限。与乳腺癌中胶原I激活DDR2进而增强ERK2的情形 [5] 不同,本研究中受体表达与激活状态发生了解耦——表达上调的DDR1因持续脱落而磷酸化下降,却仍支撑着ERK1/2信号。这提示分析DDR1需同时考量其总量与切割状态,也把细胞外基质—受体互作纳入放疗抵抗的研究框架,与以往侧重肿瘤内在通路 [1][2][4] 和微环境CD44信号 [3] 的认识形成互补。
当然,这目前仍是预印本工作。摘要未回答ADAMTS1为何在耐药细胞中上调及其上游调控机制;结论主要基于三维胶原I培养体系,在其他基质成分或更复杂的体内微环境中是否成立有待验证。此外,抑制ADAMTS1反而增强增殖信号,提示干预这一轴的治疗策略并不直观,其临床意义仍需进一步厘清。
- 1.Epidermal growth factor receptor in glioma: signal transduction, neuropathology, imaging, and radioresistance · Neoplasia 2010
- 2.Mesenchymal differentiation mediated by NF-κB promotes radiation resistance in glioblastoma · Cancer Cell 2013
- 3.Osteopontin-CD44 signaling in the glioma perivascular niche enhances cancer stem cell phenotypes and promotes aggressive tumor growth · Cell Stem Cell 2014
- 4.Cancer stem cells in radiation resistance · Cancer Res 2007
- 5.The collagen receptor discoidin domain receptor 2 stabilizes SNAIL1 to facilitate breast cancer metastasis · Nat Cell Biol 2013
- 6.Discoidin domain receptor 2 regulates fibroblast proliferation and migration through the extracellular matrix in association with transcriptional activation of matrix metalloproteinase-2 · J Biol Chem 2002
来源:bioRxiv Cancer Biology · biorxiv.org