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前沿进展 | 吉非替尼诱导胶质母细胞瘤细胞中EGFR和α5β1整合素共内吞作用

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分享: 2022/03/24 17:36:52

 内吞作用是EGFR功能的一个重要调节因子,在胶质瘤细胞中经常发生失调,并与治疗耐药性有关。然而,在GBM细胞中从未检测过TKIsEGFR内吞作用的影响。超分辨率dSTORM成像显示,在吉非替尼处理的细胞内膜室中,β1整合素和EGFR非常接近,表明它们潜在的相互作用。有趣的是,整合素的消耗延迟了吉非替尼介导的EGFR内吞作用。EGFRβ1整合素的共内吞作用可能会改变胶质瘤细胞对吉非替尼的反应。利用球状体胶质瘤细胞扩散的体外模型,我们发现α5整合素缺失的细胞比表达α5的细胞对TKIs更敏感。这项工作首次为EGFR TKIs可以触发大量EGFRα5β1整合素共内吞作用提供了证据,这可能在治疗过程中调节胶质瘤细胞的侵袭性。

01

研究结果

1、吉非替尼可引起EGFR的内吞作用

胶质母细胞瘤(GBM)是融合星形细胞和少突胶质细胞肿瘤的一个亚群,是最常和比较具有侵袭性的脑肿瘤。GBM的特征是肿瘤间和肿瘤内的异质性和高度侵袭性的表型。表皮生长因子受体(EGFR、HER1、ErbB1)的过表达或突变是GBM中反复发生的分子改变,与不良预后相关。EGFR是一种跨膜受体酪氨酸激酶,属于ERBB家族,负责胶质瘤细胞的增殖、存活、侵袭性和干性调节。尽管EGFR在GBM中是一个有吸引力的治疗靶点,但使用EGFR-酪氨酸激酶抑制剂(TKIs)的靶向治疗未能改善患者的护理。EGFR的过表达驱动胶质母细胞瘤(GBM)细胞的侵袭,但这些肿瘤仍然对EGFR靶向治疗,如酪氨酸激酶抑制剂(TKIs)产生耐药性。在本研究中,作者发现吉非替尼和其他酪氨酸激酶抑制剂诱导EGFR在早期核内体中积累,从而导致内吞作用增加。此外,TKIs触发另一种膜受体的早期核内蛋白受体重新定位,即纤维连接蛋白受体-β1整合素,这是GBM中一个很有前途的治疗靶点,调节癌细胞的生理EGFR内吞和再循环。

EGFR阻断调节失调参与了GBM的进展和侵袭性。然而,TKIs在EGFR迁移中的意义和作用尚不清楚。为了解决这个问题,作者用吉非替尼处理U87GBM细胞,并通过共聚焦显微镜检测了EGFR的定位,考虑到胶质母细胞瘤的异质性,作者分析了吉非替尼在其他3个具有不同水平EGFR表达的细胞系中对EGFR分布的影响。发现吉非替尼增加了T98G和LN443细胞中EEA1/EGFR的共定位,以及LN443、T98和LNZ308细胞中EGF的内吞作用。这些实验表明,吉非替尼在体外导致GBM细胞大量EGFR内吞。



图1. 吉非替尼诱导U87细胞的EGFR内吞作用。DMSO(对照细胞)或吉非替尼(20µM)处理4小时后,免疫检测肌动蛋白(绿)、EGFR红)和内吞体标记物EEA1(青)。

2、整合素和EGFR通过吉非替尼治疗而被共同招募到早期核内体中



作者之前的实验清楚地表明,吉非替尼显著增加了EGFR的内吞率。整合素α5β1促进EGFR循环,全基因组基因筛选发现α5β1整合素是EGFR内吞作用的强启动子。因此,作者假设α5β1整合素,作为GBM中潜在的治疗靶点,可能会影响吉非替尼介导的EGFR内吞作用。

作者接下来研究了EGFR和整合素是否被运输到相同的核内体。在未处理的细胞中,α5β1整合素和EGFR在质膜上或作为点状细胞内染色,令人惊讶的是,在短期吉非替尼治疗后,α5β1整合素明显被重新分配到大的EGFR阳性核内体中。吉非替尼治疗增加了核周区域整合素/EGFR的共定位,表明这两种受体在同一核内体中募集。



图2. 吉非替尼引起EGFR和α5β1整合素的共内吞作用。用载体(对照)或吉非替尼处理的U87细胞的共聚焦图像。EGFR和β1的免疫检测

接下来,作者对瞬时表达α5-GFP或Rab5-YFP的U87细胞进行了免疫标记和共聚焦分析。在吉非替尼治疗后,整合素β1和EGFR均定位于rab5阳性的早期核内体同样,EGFR和α5-GFP均在eea1阳性的早期核内体中被发现


图3. 表达Rab5-YFP或α5-eGFP的U87细胞经吉非替尼处理后的共聚焦图像。在核周区域的插入物的高倍放大图像。箭头突出了标记有EGFR、整合素和早期核内体标记的囊泡


接下来,作者使用2色dSTORM超分辨率显微镜来整合早期核内体中整合素和EGFR之间的潜在相互作用。在吉非替尼处理的细胞中,显示EGFR和整合素β1标记在核内体样结构中存在强覆盖,但不是在细胞外周处,这表明这两种受体更可能在核内体中相互作用,而不是在质膜上相互作用。此外,作者也在另外三个GBM细胞系中观察到内吞体整合素/EGFR共标记。

图4. 吉非替尼处理的细胞的双色dSTORM图像显示细胞外周和核内体上的EGFR/β1整合素复合体


02
研究总结
      综上所述,这些数据表明EGFRTKIs增加了GBM细胞早期内吞体中EGFR的内吞作用和α5β1整合素的共积累。EGFR/α5β1整合素内吞作用和膜破坏。由于这些受体在癌细胞的侵袭和传播中发挥着关键作用,未来的挑战将评估TKIs对整合素生物学功能的影响,以及整合素/EGFR如何改变TKIs处理的细胞的内吞作用可能有助于GBM细胞逃避。并且,最近的一份报告强调了靶向治疗的靶标细胞毒性被低估的重要性。这项工作强调了需要更好地了解药物机制,以确定适当的生物标志物来预测药物的疗效。因此,描述吉非替尼等药物对内体转运的影响并揭示参与这些机制的分子将是很重要的。这可能为新的治疗方案提供理论基础,并改进脑肿瘤的精确医学方法。

在本研究中,研究者主要借助STORM技术在更深一层次了解整合素之间的位置关系。这项2014年诺贝尔化学奖的发现已在国内实现产业化。宁波力显智能科技有限公司(INVIEW)现已发布超高分辨率显微系统iSTORM,采用3D随机光学重构技术、高精度细胞实时锁定技术、多通道同时成像技术等,以纳米级观测精度高稳定性广泛环境适用快速成像简易操作等优异特性,获得了超过50家科研小组和100多位科研人员的高度认可。

参考文献:

1. Blandin, Anne-Florence, et al. "Gefitinib induces EGFR and α5β1 integrin co-endocytosis in glioblastoma cells." Cellular and Molecular Life Sciences 78.6 (2021): 2949-2962.



[来源:宁波力显智能科技有限公司]

标签: 超高分辨率
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