TGF-β1 в раке: От супрессора опухолей до промоторa, молекулярные механизмы и прецизионные терапевтические стратегии (Обзор).

Метастазирование является одним из основных факторов, определяющих неэффективность лечения и смертность при раке щитовидной железы, однако взаимодействие между злокачественной эволюцией и иммунной микросредой остается недостаточно охарактеризованным. Иммунотерапия обещает перспективы, но ее эффективность требует более глубокого понимания опухоль ассоциированной иммунной инвазии и регуляции контрольных точек. В этом исследовании мы создали высокоразрешимую транскриптомную атлас экосистемы рака щитовидной железы, проанализировав 55 005 одноклеточных из парных первичных опухолей и метастазов в лимфатические узлы. Объединив индукцию хромосомной копийной вариации (CNV) с консенсусным неотрицательным матричным факторизациями (cNMF), мы расшифровали внутреннюю гетерогенность злокачественных эпителиальных клеток, выявив различные транскрипционные программы и развитие траекторий, запускающих метастатическую каскаду. Метастатическая ниша показала значительное перепрограммирование иммуносупрессивного ландшафта, отличающегося обогащением FOXP3⁺ регуляторными Т-клетками (Treg), LAMP3⁺ дендритными клетками (DCs) и CCL18⁺ макрофагами M2-подобного типа. Примечательно, что в то время как канонические контрольные точки PD-1 и PD-L1/2 показали минимальное выражение, анализ взаимодействия лиганда и рецептора выявил оси LAG3-LGALS3 как доминирующие пути уклонения от иммунного ответа, которые медиируют взаимодействие между CD8⁺ Т-клетками и опухолевым стромой. В заключение, это исследование всесторонне отображает совместную эволюцию пластичности злокачественных тироцитов и иммуносупрессивной метастатической ниши. Раскрывая специфическую роль LAMP3⁺ DC и идентифицируя LAG3/TIGIT как критические альтернативные контрольные точки, наши выводы ставят под сомнение полезность традиционной блокировки PD-1 в этом контексте и предоставляют надежное молекулярное обоснование для разработки стратегий иммунотерапии нового поколения, адаптированных к раку щитовидной железы. Несмотря на ограничения, связанные с небольшим объемом выборки, эти данные служат основой для дальнейшего изучения метастатического иммунного ландшафта при раке щитовидной железы.

Модификации РНК стали основными регуляторами контроля трансляции при раке. В отличие от транскрипционных перестроек, которые разворачиваются в течение часов, зависящее от модификаций перекрытие трансляции позволяет быстро адаптировать протеом к неблагоприятному микросреде опухоли с дефицитом питательных веществ, гипоксией и иммунологическим давлением. Тем не менее, большинство существующих обзоров структурируют механизмы эпитранскриптомики по типу модификаций или признакам рака, что затрудняет понимание механистической логики, по которой химические метки коллективно изменяют трансляционный аппарат. Этот обзор принимает ориентированный на трансляцию подход, исследуя, как наиболее распространенные модификации на мРНК, тРНК и рРНК регулируют каждую стадию синтеза белка в злокачественных клетках. Мы рассматриваем инструменты эпитранскриптомики, включая химические структуры модификаций, ферментные «писатели», «читатели» и «стиратели», а также технологии детекции, включая секвенирование РНК с использованием нанопор. Затем мы проследим, как модификации контролируют инициацию (циркуляция мРНК под управлением м6A, кап-зависимая трансляция eIF3 и eIF4G2, переключение капы на IRES под управлением 2'-O-метилирования рРНК), элонгацию (остановка рибосом, вызванная м6A, связанная с распадом мРНК, трансляция с уклоном в кодоны с участием тРНК mcm5s2U, набор фактора элонгации, зависящий от YTHDF1) и терминацию (чтение стоп-кодона через псевдоуридинизирование, избегание NMD). Критически важно отметить, что модификации мРНК, тРНК и рРНК не действуют изолированно, а формируют интегрированные сети. Например, м6A на мРНК и tRNA mcm5s2U действуют на противоположных сторонах одной и той же регуляторной оси, что имеет прямые последствия для разработки терапии. Мы оцениваем растущий портфель лекарств, начиная от ингибитора METTL3 STC-15, который сейчас находится на испытаниях 1b/2 фазы, и PROTAC для нацеливания на METTL3, до ингибиторов FTO и ADAR1, и утверждаем, что стратегии комбинированного лечения, основанные на биологии, нацеливающиеся на несколько осей модификаций, будут необходимы для обеспечения долговременного клинического ответа.

Домен четвёртых дисульфидов WAP 2 (WFDC2) может выполнять значительную регуляторную роль в раке шейки матки, который является наиболее распространённой опухолью женской репродуктивной системы. Настоящее исследование было направлено на изучение функции WFDC2 в раке шейки матки с использованием экспериментов in vitro и in vivo. В частности, данное исследование оценивало влияние WFDC2 на биологические функции и сигнальный путь ERK/NF-κB в клетках рака шейки матки путём создания плазмид с нокаутом и переэкспрессией WFDC2, которые были трансфицированы в клетки HeLa. Уровни экспрессии генов, таких как WFDC2, E-кадгерин, p38, ERK, p65 и IκBα, оценивались с использованием обратной транскрипции количественной PCR, в то время как уровни белков WFDC2, E-кадгерина, p38, ERK, p65, IκBα, фосфорилированного p-p38, p-ERK, p-NFκB p65 и p-IκBα анализировались с помощью вестерн-блоттинга. Чтобы оценить влияние WFDC2 на рост опухолей рака шейки матки, мыши BALB/c nu (возраст 6–8 недель) были инъецированы клетками HeLa с стабильным нокаутом WFDC2. Для анализа экспрессии Ki67 и маркеров эпителиально-мезенхимального перехода (EMT), включая E-кадгерин, виментин и N-кадгерин, был проведён иммуногистохимический анализ. После нокаута WFDC2 экспрессия эпителиального маркера E-кадгерина увеличилась, в то время как уровни мезенхимальных маркеров (N-кадгерин и виментин) уменьшились, что указывает на снижение EMT, а также на уменьшение подвижности и миграции клеток. Когда клетки с переэкспрессией WFDC2 подвергались обработке ингибитором ERK PD98059 и ингибитором NF-κB PDTC, активность клеток снижалась, а также наблюдалось снижение инвазии и миграции. Эксперименты на животных дополнительно показали, что WFDC2 способствовал пролиферации и инвазии клеток цервикального рака. WFDC2 усиливал миграцию, инвазию и пролиферацию клеток рака шейки матки через сигнальный путь ERK/NF-κB.

Рак легких является одной из ведущих причин рака и связанных с ним смертей во всем мире, что подчеркивает необходимость идентификации новых мишеней для улучшения раннего обнаружения, терапевтической эффективности и долгосрочных результатов для пациентов. Белок PDLIM2, обладающий PDZ и LIM доменами, является многофункциональным адаптерным белком, который играет роль в биологии рака, особенно в раке легких. Хотя PDLIM2 выполняет различные функции в различных типах рака, значительные клинические, генетические и экспериментальные данные последовательно подтверждают его роль в качестве супрессора опухолей при раке легких. Экспрессия PDLIM2 резко снижена в большинстве легочных опухолей, представляющих собой различные гистологические подтипы и стадии болезни, и его утрата сильно ассоциирована с плохим прогнозом. Механистически PDLIM2 функционирует как E3-убиквитинлигазa или усилитель убиквитинликазы для содействия деградации ключевых транскрипционных факторов, включая NF-κB/RelA и STAT3, тем самым сдерживая связанное с опухолью воспаление, пролиферацию, выживание, уклонение от иммунного ответа и метаболическую репрограммирование. Снижение уровня PDLIM2 при раке легких происходит через согласованные генетические и эпигенетические механизмы, включая утрату гетерозиготности на хромосоме 8p21, гиперметилирование промотора, деацетилирование гистонов и подавление транскрипции, вызванное окислительным стрессом. Функционально восстановление PDLIM2 подавляет рост легочных опухолей, повышает хемочувствительность и содействует противоопухолевому иммунитету, включая ответ на ингибиторы контрольных точек иммунного ответа. Кроме того, протуморальный механизм снижения PDLIM2 включает митохондриальную дисфункцию и накопление онкометаболитов, приводящих к активации сигнальной системы фактора, индуцируемого гипоксией-1α. В целом PDLIM2 становится все более важным как биомаркер и терапевтическая мишень для лечения рака легких.

Метилирование ДНК традиционно рассматривается как стабильная эпигенетическая модификация. Однако все больше данных свидетельствует о том, что окислительный и генотоксический стресс могут вызывать изменения метилирования в специфических локусах, которые модифицируют транскрипционные ответы. Вклад такой динамической регуляции в экспрессию сердечных генов при ишемии/реперфузии миокарда (ИРИ) остается до конца непонятным. Это исследование проверило, связаны ли изменения метилирования в области промотора с ремоделированием коннексина 43 (Cx43) при ИРИ. Самцам мышей C57BL/6 был проведен глобальный гипотермический I/R с использованием модели сердца, перфузируемого по Лангендорфу, с предварительной обработкой или без нее с помощью ингибитора ДНК-метилтрансферазы 5-азацитидина (5-Аза, 3 мкг/г массы тела, в/к). Метилирование промотора было проанализировано с помощью BSP и MSP, в то время как обогащение Dnmt1 было оценено с помощью иммуноосаждения хроматина. Экспрессия и локализация Cx43 были изучены с помощью qRT-PCR, вестерн-блоттинга и иммуннофлуоресценции, а также электрофизиологических и гистологических анализов. ИРИ была ассоциирована с повышением уровня Dnmt1 и его обогащением в ядре, что сопровождалось изменениями метилирования в выбранных CpG сайтах в исследуемой области промотора и транскрипционной репрессией. Эти изменения совпали со снижением экспрессии Cx43, изменением субклеточной локализации, нарушением электрической проводимости и повышенной предрасположенностью к аритмиям. Предварительная обработка 5-Аза частично ослабила метилирование промотора и сохранила экспрессию и локализацию Cx43 в процессе последующей ИРИ. Эти результаты поддерживают связь между обогащением Dnmt1, изменением метилирования CpG промотора и ремоделированием Cx43 при реперфузионном стрессе, что предполагает, что метилирование, связанное с эпигенетической регуляцией, может участвовать в транскрипционных реакциях Gja1 при ИРИ. Необходимы дальнейшие временные и геноспецифические валидации, чтобы установить кинетику и причинную специфичность этого пути.

Аденокарцинома поджелудочной железы (ПДЖ) является одним из самых агрессивных злокачественных новообразований у человека и имеет крайне неблагоприятный прогноз. Ее прогрессирование в значительной степени обусловлено крайне сложным и иммунодепрессивным микротройным окружением (МТО), что подчеркивает срочную необходимость в более глубоком понимании ее молекулярных механизмов. Недавние достижения в области секвенирования РНК на уровне единой клетки (scRNA-seq) и пространственной транскриптомики (ST) предоставили беспрецедентные возможности для анализа клеточной гетерогенности, пространственной организации и динамики экспрессии генов в рамках МТО. В этом обзоре мы суммируем основные технологии scRNA-seq и ST, а также их уникальные преимущества в исследовании рака, и подчеркиваем их интегрированные применения в раскрытии гетерогенности ПДЖ, взаимодействиях стромы и иммунной системы, а также механизмах терапевтической устойчивости. Мы также обсуждаем, как эти подходы могут способствовать открытию биомаркеров и направлять разработку новых терапевтических стратегий. В целом, эти результаты предполагают, что интегрированная единоклеточная и пространственная транскриптомика имеет трансформирующий потенциал для развития прецизионной онкологии и улучшения результатов лечения пациентов с раком поджелудочной железы.