研究背景

人的子宮內(nèi)膜是一種高度再生的組織，在類固醇誘導(dǎo)下，每個月都有增殖、分化和脫落的周期。有證據(jù)表明，子宮內(nèi)膜干細胞存在于子宮內(nèi)膜中，并負責(zé)子宮內(nèi)膜每月的周期性再生。子宮內(nèi)膜在循環(huán)卵巢類固醇激素、雌激素和孕激素的影響下發(fā)生再生性改變。子宮內(nèi)膜癌也被證實含有能自我更新的腫瘤干細胞亞群。這些具有干細胞特性的細胞負責(zé)腫瘤生長和化療耐藥性。多種細胞表面蛋白已被成功鑒定為各種類型癌癥的腫瘤干細胞標(biāo)志物，而在子宮內(nèi)膜癌中CD133和CD44蛋白被用于富集腫瘤干細胞，目前缺乏子宮內(nèi)膜腫瘤干細胞的特異性標(biāo)志物。

SMOC-2是SPARC家族成員之一，在胚胎發(fā)生和傷口愈合過程中高度表達。該基因產(chǎn)物是一種基質(zhì)細胞蛋白，可刺激內(nèi)皮細胞增殖和遷移，以及血管生成活性。已有研究表明，SMOC-2可能在性腺和生殖道發(fā)育過程中介導(dǎo)細胞間信號轉(zhuǎn)導(dǎo)和細胞類型特異性分化。此外，SMOC-2已被證明是腸道干細胞的特征基因且對于L1介導(dǎo)的腸癌發(fā)展是必需的。因此作者想探索SMOC-2是否與子宮內(nèi)膜癌腫瘤干細胞之間存在關(guān)聯(lián)。

研究結(jié)果

為了確定SMOC-2與腫瘤干細胞之間的關(guān)聯(lián)，作者通過流式分別分選出的人子宮內(nèi)膜癌細胞系A(chǔ)N3CA和Ishikawa的CD133+/CD44+細胞以及CD133-/CD44-細胞（CD133和CD44已經(jīng)被廣泛地認為是多種類型癌癥中的腫瘤干細胞的表面標(biāo)志物），經(jīng)Western blot及qPCR驗證，SMOC-2在CD133+/CD44+中的表達顯著高于CD133-/CD44-細胞，提示了SMOC-2與腫瘤干細胞相關(guān)。

圖1.SMOC2在CD133+/CD44+細胞中的表達。

作者進一步通過siRNA敲低SMOC-2以及慢病毒構(gòu)建過表達SMOC-2的細胞株，發(fā)現(xiàn)敲低SMOC-2后，已鑒定的干細胞相關(guān)基因SOX2、OCT4和NANOG表達發(fā)生了下調(diào)，而過表達SMOC-2則使得這些干細胞相關(guān)基因上調(diào)。這些結(jié)果證明了SMOC-2促進子宮內(nèi)膜腫瘤細胞的干細胞特性。

圖2. SMOC2促進干性相關(guān)基因的上調(diào)。

體外的細胞實驗證明了SMOC-2促進細胞的成球以及增殖之后，作者通過構(gòu)建CDX模型（cell-derived xenograft model）進一步評估SMOC2對癌細胞在小鼠體內(nèi)成瘤的影響。通過構(gòu)建慢病毒穩(wěn)定敲低SMOC-2的細胞株，將其皮下注射入免疫缺陷的裸鼠體內(nèi)，研究人員發(fā)現(xiàn)，與對照組相比敲低SMOC-2后顯著抑制了癌細胞的體內(nèi)成瘤能力。

圖3. SMOC-2對癌細胞體內(nèi)成瘤的影響。

由于腫瘤干細胞具有抵抗化療的能力，因此作者通過成球?qū)嶒炘u估了SMOC-2在癌細胞抵抗化療藥物（如順鉑Cisplatin和紫杉醇Paclitaxel）中的作用，發(fā)現(xiàn)了SMOC-2過表達的癌細胞能夠顯著抵抗順鉑以及紫杉醇對于癌細胞生長抑制的影響。證明了SMOC-2介導(dǎo)了子宮內(nèi)膜癌的化療抵抗。

圖4. SMOC-2對癌細胞化療抵抗的影響。

在驗證了SMOC-2的促癌功能之后，作者接下來研究其作用機制，由于Wnt通路、Hedgehog通路和Notch通路等發(fā)育相關(guān)的通路在腫瘤干細胞中發(fā)揮著重要的作用。作者通過熒光素酶報告基因?qū)嶒灠l(fā)現(xiàn)Wnt信號通路活性在SMOC-2敲低后被抑制，而在SMOC-2過表達后則顯著提高，而其他通路則無影響。此外，Wnt通路的靶基因MYC以及CCND1在SMOC-2被敲低后也發(fā)生了下調(diào)。最后，作者通過免疫熒光實驗證明了Wnt通路中的關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子β-catenin在SMOC-2過表達子宮內(nèi)膜癌細胞系中從細胞質(zhì)中易位入核，促進靶基因的轉(zhuǎn)錄。綜上所述，作者通過熒光素酶報告基因?qū)嶒�，通路靶基因的表達和轉(zhuǎn)錄因子的免疫熒光實驗三種方法證明了SMOC-2激活Wnt信號通路。

圖5. SMOC-2激活Wnt信號通路。

在體外的細胞水平層面以及體內(nèi)的動物水平層面都驗證了SMOC-2對于子宮內(nèi)膜癌細胞功能的影響之后，作者通過收集子宮內(nèi)膜癌患者的腫瘤標(biāo)本進行免疫組化（IHC）染色進行臨床水平層面的驗證，發(fā)現(xiàn)了低表達腫瘤干細胞標(biāo)志物CD133和CD44的腫瘤標(biāo)本同樣低表達SMOC-2，而高表達CD133和CD44的腫瘤標(biāo)本中同樣高表達SMOC-2。因此在臨床水平層面上驗證了SMOC-2與腫瘤干細胞的關(guān)聯(lián)。

圖6. SMOC-2在臨床腫瘤樣本中的表達。

小結(jié)

文章作者抓住了近些年腫瘤研究的熱門主題“腫瘤干細胞”，利用了簡單又具有說服力的實驗對SMOC-2這個基因?qū)δ[瘤干細胞發(fā)生發(fā)展中的功能及其作用機制進行了完整的闡述。文章中，作者利用慢病毒介導(dǎo)的shRNA穩(wěn)定敲低體系以及慢病毒介導(dǎo)過表達體系進行正反實驗論證，并且利用了CDX模型裸鼠實驗證明了SMOC-2在體內(nèi)的致瘤能力。

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參考文獻：

lu Huan., et al. Targeting cancer stem cell signature gene SMOC-2 Overcomes chemoresistance and inhibits cell proliferation of endometrial carcinoma. EBioMedicine 2019 Feb; 40: 276–289.