沃尔夫奖获奖者Chuan He教授最新研究进展：靶向FTO调节干细胞维持和EMT通路抑制胰腺癌发生 | MDPI Cancers

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2023年沃尔夫奖获奖者 Chuan He 教授及其团队在 Cancers 期刊发表了一篇关于靶向肥胖相关蛋白 (Fat Mass and Obesity-Associated Protein, FTO) 通过调节干细胞的维持和 EMT 通路来抑制胰腺癌发生的文章。研究表明 FTO 通过调节细胞周期，影响 EMT 过程，维持干细胞，在胰腺癌的发生中发挥着关键作用。因此，通过抑制 FTO 过度表达来治疗胰腺癌的方法具有很大潜力。

研究背景

最新研究表明，脂肪含量和 FTO 过度表达与癌症进展之间存在重要关联。胰腺癌 (Pancreatic Cancer, PC) 细胞中 FTO 水平高于正常胰腺导管上皮 (Normal Pancreatic Ductal Epithelial, HPDE) 细胞。此外，慢病毒介导和 CS1 抑制剂对 FTO 的抑制都会损害 PC 细胞的生长、存活、迁移和侵袭能力，并且 FTO 减少会使 EMT 特征逆转，肿瘤球形成受损，肿瘤干细胞表达降低。因此，FTO 可能成为 PC 治疗的新靶点。

实验步骤

(1) 培养细胞；

(2) 敲低 PC 细胞中 FTO 的表达，并使 FTO 在 HPDE 细胞中过度表达；

(3) 检测细胞活性；

(4) 进行锚定依赖性和非锚定依赖性软琼脂克隆形成实验；

(5) 对细胞凋亡和细胞周期进行分析；

(6) 进行肿瘤球形成实验；

(7) 分析细胞迁移和侵袭；

(8) 进行 RNA 分离、cDNA 合成并实时定量 PCR；

(9) 分析蛋白质印迹；

(10) 行体内肿瘤异种移植研究；

(11) 对实验数据进行统计分析。

研究过程与结果

(1) PC 细胞中 FTO 过度表达

作者筛选了一组 PC 细胞系，发现筛选出的所有癌细胞中 FTO mRNA 水平明显高于正常 HPDE 细胞。

(2) FTO 抑制影响 PC 细胞的活力、迁移和侵袭能力

作者将选择性抑制剂 CS1 直接与 FTO 结合，并抑制 FTO 的 m⁶A 去甲基化酶活性。结果表明， FTO 与癌细胞的迁移和侵袭能力密切相关 (图1)。

图1. FTO 在 PC 细胞中过度表达，对其抑制会阻碍癌细胞的生长、迁移和侵袭。

(3) 正常 HPDE 细胞在 CS1 处理后保持不变

作者分析了 CS1 对正常 HPDE 细胞活力的影响，结果显示正常 HPDE 细胞对 CS1 处理不敏感 (图2)。实验表明，CS1 对 FTO 过度表达的 PC 细胞有明显作用，而正常 HPDE 细胞在 CS1 处理后保持不变。

图2. 正常 HPDE 细胞对 FTO 抑制不敏感，而 FTO 过度表达则更具增殖和迁移优势。

(4) 正常 HPDE 细胞中 FTO 过度表达可通过调节 EMT 特征促进增殖和迁移表型

作者使用慢病毒方法使 HPDE 细胞中 FTO 过度表达。研究发现，FTO 过度表达的 HPDE 细胞其增殖和迁移显著增强。另外，FTO 过度表达是 EMT 的核心特征。

(5) PC 细胞中稳定的 FTO 耗竭会损害其细胞生长和增殖能力

作者使用 RNAi 沉默方法，评估了 FTO 耗竭对 PC 细胞生长的影响。实验表明，FTO 耗竭的细胞非锚定依赖性和锚定依赖性生长均受损。因此，FTO 在 PC 细胞的生长和增殖中起着至关重要的作用 (图3)。

图3. FTO 在 PC 细胞生长、迁移和侵袭中至关重要。

(6) FTO 缺失会改变细胞周期并诱导 PC 细胞凋亡

实验中，研究人员发现 CS1 导致 G0/G1 期细胞增加，S 期细胞减少。此外，在 FTO 缺失的细胞中，早期凋亡细胞数量增加。因此，FTO 可调节细胞周期特征，并且其缺失会诱导 PC 细胞凋亡。

图4. FTO 耗竭控制细胞周期进程，同时诱导 PC 细胞凋亡。

(7) FTO 是 PC 细胞迁移和侵袭能力的必要条件

作者分析了 FTO 对 PC 细胞迁移能力的影响，结果表明 FTO 会赋予细胞迁移和侵袭潜力。另外，通过分析 EMT 标志物的蛋白质和 mRNA 表达，研究人员发现 FTO 损失会逆转 EMT，从而损害 PC 细胞的运动和侵袭能力 (图5)。

图5. FTO 耗竭会损害 PC 细胞的迁移、侵袭、EMT 和干性特征。

(8) FTO 是维持胰腺癌干细胞 (Cancer Stem Cells, CSC) 特性和自我更新能力的必要条件

作者使用不同方法研究了 FTO 对干细胞的影响。结果表明，FTO 对于球体形成、干细胞维持以及胰腺 CSC 的自我更新能力至关重要。

(9) FTO 耗竭抑制 PC 细胞异种移植物生长

作者将 MiaPaca2 细胞注入无胸腺裸鼠体内，通过研究发现 FTO 耗竭使肿瘤形成延迟，并诱导细胞死亡，同时 FTO 损失可逆转 EMT (图6)。这表明FTO 在调节 PC 细胞增殖、迁移和侵袭能力、EMT 特性和干细胞特性方面发挥着重要作用。

图6. FTO 是无胸腺裸鼠 PC 肿瘤生长的必要条件。

研究总结

FTO 对于癌细胞的增殖、迁移和侵袭能力具有重要影响，并且对于 CSC 球体形成、维护和自我更新至关重要。总之，FTO 通过调节细胞周期、影响 EMT 过程以及维持 CSC，在胰腺癌的发生中发挥着关键作用。同时，研究结果也表明，FTO 是一个药物靶点，通过抑制 FTO 过度表达来治疗胰腺癌的方法具有很大潜力。

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阅读英文原文

原文出自 Cancers 期刊

Garg, R.; Melstrom, L.; Chen, J.; He, C.; Goel, A. Targeting FTO Suppresses Pancreatic Carcinogenesis via Regulating Stem Cell Maintenance and EMT Pathway. Cancers 2022, 14, 5919.

   Cancers 期刊介绍

主编：Samuel C. Mok, The University of Texas MD Anderson Cancer Center, USA

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的各个方面。目前，期刊已被SCIE、Scopus、pubmed等重要数据库收录。

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