新调节因子！华中科技大学来森艳团队：发现结直肠癌患者抗血管生成靶点

【导读】血管生成是结直肠癌(CRC)进展的关键，但其机制尚不清楚。

8月28日，华中科技大学来森艳研究团队在期刊《Cell Death&Disease》上发表了研究论文，题为“ETHE1 dampens colorectal cancer angiogenesis by promoting TC45 Dephosphorylation of STAT3 to inhibit VEGF-A expression”，本研究中，研究人员发现ETHE1是硫化氢分解代谢的必需酶，在体外和体内抑制VEGF-A的表达和肿瘤血管生成。此外，研究人员发现ETHE1的这种生物学功能依赖于STAT3/VEGF-A通路。进一步研究表明，ETHE1促进T细胞蛋白酪氨酸磷酸酶(TC45)与STAT3相互作用，导致STAT3磷酸化降低，STAT3信号通路受到抑制。在临床样本中，研究人员发现ETHE1在结直肠癌中下调，并与结直肠癌患者的生存结局呈正相关。同时，在结直肠癌标本中也证实了ETHE1与VEGF-A表达呈负相关，ETHE1低表达、VEGF-A高表达的患者预后较差。总的来说，本研究确定了ETHE1是肿瘤血管生成的一种新的调节因子，这意味着它有可能成为结直肠癌患者的预后生物标志物和有希望的抗血管生成靶点。

https://www.nature.com/articles/s41419-024-07021-w#Abs1

背景知识

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结直肠癌(CRC)是一种常见的消化系统恶性疾病，是全球癌症相关死亡的主要原因。尽管手术、放疗、化疗、靶向治疗和免疫治疗等结直肠癌治疗方法取得了进展，但结直肠癌患者的预后仍然不利。因此，确定一个敏感和特异性的生物标志物，并了解驱动结直肠癌肿瘤发生和进展的分子机制，具有深远的临床意义。

血管生成是实体癌的重要标志，是促进结直肠癌发生发展的基本病理过程。当肿瘤发展到微观范围之外时，“血管生成开关”的激活使促血管生成因子和抗血管生成因子的平衡直接向促血管生成刺激倾斜，导致肿瘤血管生成。在已发现的促血管生成因子中，血管内皮生长因子A (VEGF-A)被认为是病理性血管生长和维持的主要调节因子。因此，在过去的几十年里，抗VEGF-A疗法获得了相当大的关注。一些药物，如贝伐单抗，已被批准用于临床应用，并在结直肠癌中取得了令人印象深刻的结果。然而，由于肿瘤患者的异质性，疗效不佳甚至耐药的情况普遍存在，限制了这些药物的有效性。因此，探索调节VEGF-A的新方法和确定结直肠癌的其他治疗靶点至关重要。

ETHE1作为一种非血红素铁酶，在不需要辅助因子的情况下催化含硫底物的转化，特别是将谷胱甘肽过硫化物(glutathione persulfide, GSSH)脱氧为谷胱甘肽(glutathione, GSH)和亚硫酸盐。ETHE1是一种罕见的常染色体显性遗传代谢性疾病乙基丙二酸脑病(Ethylmalonic Encephalopathy)的关键基因。ETHE1已被证实参与肝细胞癌的铁死亡和乳腺癌的转移。出乎意料的是，作为一种系统发育保守的蛋白，ETHE1在结直肠癌血管生成中的功能调节尚未被阐明。

ETHE1可抑制VEGF-A的表达，抑制体外肿瘤血管生成

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通过对TCGA数据库和GEO数据集(GSE17536, GSE39582)的GSEA分析, 研究人员确定了ETHE1在血管生成和VEGF通路中的潜在作用。此外，GSEA结果显示VEGF-A为核心富集基因。随着越来越多的证据表明VEGF-A在肿瘤血管生成中起着至关重要的作用，研究人员随后探索了ETHE1和VEGF-A之间的联系。研究人员使用过表达ETHE1的慢病毒构建了稳定过表达ETHE1的结直肠癌SW48和SW480细胞株，并使用包含两个不同的针对ETHE1的shRNA序列的慢病毒在SW48和HCT116结直肠癌细胞株中敲低ETHE1，并在蛋白和mRNA水平进行验证。如图1B, C所示，ETHE1过表达时VEGF-A的表达降低，而ETHE1沉默时VEGF-A的表达增加。VEGF-A的mRNA水平也发生了类似的变化。

图1：ETHE1在体外抑制VEGF-A的表达并抑制肿瘤血管生成

为了进一步探究ETHE1对肿瘤血管生成的体外影响，研究人员收集了指定的结直肠癌细胞的条件培养基（CM）来刺激人脐静脉内皮细胞（HUVECs）。有趣的是，研究人员发现，当HUVECs在ETHE1过表达的SW48细胞的CM中培养时，其迁移能力显著降低。此外，当HUVECs被ETHE1过表达的SW48和SW480细胞的CM处理时，其迁移和增殖能力降低。然而，当HUVECs在ETHE1敲低的SW48和HCT116细胞的CM中培养时，其迁移和增殖能力明显增强。当HUVECs被ETHE1过表达的SW48和SW480细胞的CM处理时，其形成的毛细血管样管腔较少。此外，ETHE1沉默的SW48和HCT116细胞的CM显著增强了HUVECs的管腔形成能力。综合这些结果表明，CRC细胞中ETHE1表达的降低在体外促进了VEGF-A的表达和肿瘤血管生成。

ETHE1在体内能够抑制结直肠癌肿瘤的生长和肿瘤血管生成

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体外实验表明，ETHE1抑制VEGF-A的表达并抑制HUVECs的迁移、增殖和管状结构形成。随后，研究人员利用体内异种移植模型探究ETHE1对肿瘤血管生成的作用。通过监测所有皮下肿瘤的大小，每七天评估一次肿瘤生长率，并在接种后第28天处死小鼠。结果表明，与对照组相比，过表达ETHE1显著抑制肿瘤生长，导致肿瘤体积更小。相反，SW48细胞中ETHE1敲除的异种移植物表现出更快的生长速度和更大的体积，与shNC细胞来源的异种移植物相比。与体外结果一致，肿瘤组织的IHC分析显示，ETHE1过表达肿瘤中VEGF-A的表达显著降低。此外，值得注意的是，ETHE1过表达肿瘤中CD31染色丰富，CD31是血管内皮细胞的标志物，显示微血管密度较高。研究人员在体内进行了实验，进一步证实ETHE1对血管生成的作用。总之，这些结果表明，ETHE1在体内对CRC的肿瘤生长和肿瘤血管生成的抑制中发挥着关键作用。

研究小结

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综上，本研究首次证明ETHE1在肿瘤血管生成过程中发挥着关键作用，并揭示了ETHE1通过促进TC45介导的STAT3去磷酸化，从而抑制STAT3信号通路的致癌效应的先前未被认识的机制。ETHE1在肿瘤血管生成中的新确立的作用为将其作为CRC患者的新型预后指标和进一步治疗研究的潜在靶点提供了理论依据。

【参考资料】

https://www.nature.com/articles/s41419-024-07021-w#Abs1

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