抑制血管生成和肿瘤生长！中国科学院合作发文：“最毒乳腺癌”治疗新策略

11月13日，中国科学院与昆明医科大学及郑州大学研究人员合作共同在期刊《Cell Death&Disease》上发表了题为“TNFAIP2 promotes HIF1α transcription and breast cancer angiogenesis by activating the Rac1-ERK-AP1 signaling axis”的研究论文，本研究中，研究人员证明了TNFAIP2通过激活Rac1-ERK-AP1-HIF1α信号轴促进TNBC血管生成。在缺氧条件下，TNFAIP2依次激活Rac1和ERK。随后，ERK激活AP-1 （c-Jun/Fra1）转录因子。通过染色质免疫沉淀和荧光素酶报告基因检测，研究人员发现AP-1直接与HIF1α基因启动子相互作用，从而增强其转录。ERK抑制剂U0126或曲美替尼与VEGFR抑制剂阿帕替尼联合应用，可抑制裸小鼠HCC1806血管生成和肿瘤生长。这些发现为TNBC提供了新的治疗策略。

https://www.nature.com/articles/s41419-024-07223-2

背景信息

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乳腺癌已成为一种普遍存在的恶性肿瘤，对妇女的健康构成重大威胁，发病率呈上升趋势。乳腺癌由于其显著的异质性，可分为ER/ pr阳性、her2阳性和三阴性乳腺癌（TNBC）。在这些亚型中，与其他亚型相比，TNBC个体表现出更高的远处转移发生率和较差的预后，也被成为最毒乳腺癌。这种亚型约占所有乳腺癌病例的20%。

血管生成是一个复杂的生理或病理过程，其特征是在已有的血管床上形成新的血管，是实体组织生长、侵袭和转移的关键步骤。这一过程受肿瘤微环境内多种因素的调控，其中源自肿瘤细胞的血管内皮生长因子A （VEGFA）通过旁分泌信号发挥尤为重要的作用。缺氧诱导因子-1α (HIF1α)是实体瘤血管生成的关键驱动因子。HIF1α在常氧条件下的低表达可归因于其羟基化和随后通过泛素-蛋白酶体途径的快速降解。缺氧条件下HIF1α的过度激活主要是通过转化后机制实现的，也有研究表明，在常氧条件下，HIF1α mRNA的转录水平可受多种细胞因子和生长因子的调控，包括LPS、TNFα、IL-1β和IFNα。此外，有证据表明转录因子NF-κB可与HIF1α基因启动子相互作用，促进其转录。

TNFAIP2在组织发育、血管生成、炎症反应、肿瘤生长和耐药过程中发挥重要作用。它在多种肿瘤细胞中均有高表达，包括鼻咽癌、恶性胶质瘤、尿路上皮癌、食管鳞状细胞癌和TNBC，并与不良临床结果相关。前期研究表明，TNFAIP2作为KLF5下游靶蛋白，可激活Rho小GTP酶家族成员Rac1，诱导细胞骨架发生变化，导致丝状足和板足的形成，最终促进TNBC细胞的增殖、粘附、迁移和侵袭。研究人员还发现TNFAIP2通过激活Rac1促进DNA损伤修复，促进TNBC中DNA损伤的耐药。

TNFAIP2促进三阴性乳腺癌的血管生成

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KLF5已被证明能促进血管生成。先前研究表明，TNFAIP2是KLF5在TNFα刺激下的下游靶基因，并且TNFAIP2敲除抑制了HCC186异种移植瘤的生长。为了研究TNFAIP2是否在TNBC中促进血管生成，研究人员利用免疫组织化学（IHC）检测了HCC186异种移植瘤中CD31的表达。结果显示，与对照组相比，TNFAIP2敲除肿瘤中CD31染色显著降低。此外，研究人员收集了在缺氧条件下培养的乳腺癌细胞系HCC186和MDA-MB-468的条件培养基（CM），并将其用于刺激HUVECs进行伤口愈合和管状结构形成试验。结果显示，缺氧条件下的CM显著增强了HUVECs的迁移和管状结构形成，而正常氧条件下的CM则没有这种效果。另外，TNFAIP2敲除削弱了缺氧在两种乳腺癌细胞系中诱导的促血管生成效应。这些发现表明，TNFAIP2促进TNBC细胞的缺氧诱导血管生成。

TNFAIP2和Rac1通过ERK促进HIF1α转录和体外血管生成

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接下来，研究人员想知道Rac1是如何促进HIF1α转录和血管生成的。有文献报道，Rac1可以激活ERK1/2，而ERK1/2又负责LPS诱导的HIF1αmRNA的增加。因此，研究人员推测TNFAIP2通过Rac1-ERK途径上调HIF1α表达。为了验证这一假设，研究人员敲低了TNFAIP2或Rac1，并分析了ERK1/2的磷酸化水平。正如预期的那样，敲低TNFAIP2或Rac1导致p-ERK1/2水平降低。此外，U0126显著降低了HCC186和MDA-MB-468细胞在缺氧条件下的HIF1α、GLUT-1和VEGFA表达水平。研究人员还通过ERK2 siRNAs进一步验证了这一结果。另外，ERK1/2的抑制导致HUVECs在两种乳腺癌细胞系中的迁移和管状结构形成能力降低。这些发现表明，ERK信号通路促进HUVECs的迁移和管状结构形成。

为了测试TNFAIP2是否通过ERK促进HIF1α的表达，研究人员在过表达TNFAIP2的HCC1806细胞中抑制ERK信号传导。结果表明，通过抑制ERK信号传导，抑制了TNFAIP2诱导的HIF1α和VEGFA的上调。此外，抑制erk阻断的TNFAIP2过表达诱导HUVEC迁移和小管形成。另外，当研究人员用U0126或ERK2 siRNA处理过表达Rac1-P29S的HCC1806细胞时，Rac1-P29S诱导的HUVEC迁移和小管形成被阻断。这些发现共同支持了TNFAIP2和Rac1通过ERK促进HUVECs迁移和管状形成的结论。

ERK和VEGFR抑制剂联合在体内抑制TNBC肿瘤生长

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由于TNFAIP2/Rac1/ERK/AP-1轴促进HIF1α-VEGFA表达和血管生成，研究人员想知道如何将本发现转化为临床。研究人员探索U0126与阿帕替尼联合治疗裸鼠HCC1806肿瘤的作用。结果表明，U0126和阿帕替尼单独或联合使用均能显著抑制肿瘤生长。此外，与U0126或阿帕替尼组相比，联合组的肿瘤体积明显更小。另外，CD31 IHC染色显示，联合组异种移植肿瘤微血管数量明显低于U0126或阿帕替尼组。重要的是，U0126和阿帕替尼对裸鼠体重的影响很小。研究人员还探讨了阿帕替尼与临床批准的ERK抑制剂曲美替尼联合使用的协同效应。结果表明，联合用药组肿瘤体积明显小于舒美替尼组和阿帕替尼组，舒美替尼组和阿帕替尼组对裸鼠体重的影响最小。这些结果表明阿帕替尼与U0126或曲美替尼联合使用具有抗肿瘤疗效。

阿帕替尼和U0126联合治疗在体内抑制TNBC肿瘤生长

为了测试TNFAIP2是否促进TNBC血管生成，研究人员收集了两个包含85个TNBC组织和95个癌旁正常乳腺组织的乳腺癌组织芯片，并进行IHC分析。结果表明，TNFAIP2蛋白表达水平与p-ERK1/2和CD31呈显著正相关。

结论

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总之，本研究阐明了TNFAIP2在促进乳腺癌血管生成中的作用。TNFAIP2通过Rac1-ERK-AP1-HIF1α轴促进乳腺癌血管生成。这些发现表明，TNFAIP2可能是TNBC的一个有希望的治疗靶点。同时，ERK抑制剂联合VEGFR抑制剂是一种治疗TNBC的潜在方法。（转化医学网360zhyx.com）

【参考资料】

https://www.nature.com/articles/s41419-024-07223-2

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