文献解读 | 在肺癌和前列腺癌中，通过下调SOX2抑制Exportin 1从而抑制神经内分泌转化

在肺和前列腺腺癌中，神经内分泌(NE)转化为侵袭性衍生的小细胞肺癌(SCLC)与预后不良有关。在肺和前列腺转化前腺癌中观察到Exportin 1的上调。在体外实验中，肺和前列腺癌细胞系中，TP53和RB1基因失活后，Exportin1表达上调，同时对Exportin 1抑制剂Selinexor的敏感性增加。在不同的TP53/ rb1灭活的前列腺腺癌异种移植模型中，Exportin 1的抑制作用阻止NE转化，这些模型在芳香化酶抑制剂Enzalutamide治疗后获得NE特征，并在肺癌转化患者来源的异种移植(PDX)模型中扩展了对EGFR抑制剂Osimertinib的反应，显示出腺癌/SCLC联合组织学。尽管Selinexor治疗，异位SOX2表达恢复了Enzalutamide促进的腺癌向NE转化的异种移植模型的NE表型。Selinexor使NE转化的肺和前列腺小细胞癌PDXs对标准细胞毒敏感。综上所述，抑制Exportin1作为抑制谱系可塑性和预防或治疗肺和前列腺腺癌NE转化的潜在治疗靶点。

mRNA-seq

1. NE转化期间，Exportin1上调

对先前发表的关于NE转化临床标本的转录组数据集中的XPO1表达进行了评估，据转化情况被分为四类，分别是从未转化的LUAD（LUAD）；转化前的LUADs（T-LUAD）；转化后的SCLCs（T-SCLC）；以及原发SCLCs（SCLC）。相对于从LUAD和SCLC，T-LUAD和T-SCLC中XPO1 mRNA表达升高。通过在独立队列的肺肿瘤临床标本和患者来源的异种移植(PDXs)中确定XPO1蛋白丰度，证实了与对照从未转化的LUAD相比，T-LUADs中XPO1蛋白表达增加，而T-SCLC则进一步上调，类似于高丰度的原发SCLC。虽然T-SCLC的XPO1 mRNA表达比原发SCLC高，但这些队列中XPO1蛋白丰度相当。利用先前发表的公开前列腺癌临床标本数据集，发现NE特征的存在与PRAD中XPO1的增加有关，并且NE前列腺癌（NEPC）显示相对于PRAD的XPO1表达增加。与这些结果一致，对独立队列前列腺癌中XPO1蛋白丰度的评估也显示NEPC中的表达高于PRAD。在NE转化时间点附近的高表达XPO1/Exportin 1支持其在促进组织学转化中可能发挥的作用。

2. 抑制Exportin 1和化疗联合对NE转化的癌有效。

与对照组相比，Synonyms +Selinexor显著降低了肿瘤的体积和重量，并明显抑制了细胞增殖和肿瘤血管形成相关基因的表达。此外，Synonyms +Selinexor组小鼠的血清血管内皮细胞生长因子(VEGF)水平较对照组明显降低。在肿瘤组织中，Synonyms+Selinexor组肿瘤细胞的凋亡率明显增加，同时细胞周期相关基因的表达也发生明显改变。这些结果提示，Selinexor可以增强Synonyms对小鼠H22肝癌移植瘤的抗肿瘤作用，其机制可能与抑制肿瘤细胞增殖、促进凋亡及抑制肿瘤血管形成等有关。来自T-SCL和NEPC的PDX在免疫抑制的非肥胖糖尿病患者(NOD)皮下移植的体内治疗。NSG小鼠证实，Selinexor和Synonyms的组合优于Synonyms和Etoposide的组合；这些NE转化的模型显示Synonyms治疗后AKT途径的激活增加，这被Selinexor抑制。这些结果将Selinexor联合化疗的潜在用途从最初的SCLC扩展到T-SCLC和NEPC。

3. TP53和RB1的失活诱导XPO1表达和对Exportin1抑制的敏感性

TP53和RB1的失活在NE转化过程中很早就会导致XPO1的表达增加。其中一个NE转化的特征是TP53和RB1的功能失活，这可以通过基因组改变或蛋白质水平下降来实现。这两个肿瘤抑制因子的失活通常发生在NE转化的早期，可能作为必要的但不足以完全转化的许可条件。数据还显示，TP53和RB1的突变与XPO1的高表达相关。为了直接测试每个基因的贡献，作者生成了TP53和/或RB1基因失活的LUAD和PRAD同源细胞系，并评估了Exportin1的mRNA表达和蛋白质丰度。这些细胞系通过qPCR和Western blot进行了检测。发现TP53和RB1的失活可以诱导Exportin1的表达，这与临床标本中观察到的结果一致。通过ATAC-seq分析，发现TP53/RB1失活后XPO1基因可及性没有增加，但是利用公开的ChIP-seq数据，发现TP53和E2F1这两种转录因子都与XPO1基因的转录起始位点相邻。这表明TP53和E2F1可能直接调节XPO1的转录。发现TP53失活后XPO1基因的转录活动增强，表明TP53结合可以抑制XPO1基因的表达。TP53和E2F1可以直接调控XPO1基因的表达。RB1的失活也可以诱导XPO1基因的表达，而且其诱导效果与E2F1过表达相当，这表明E2F1可能在RB1失活后直接结合XPO1基因启动子以诱导其转录。同时，TP53和RB1的同时失活可以进一步提高XPO1基因的转录活动。这些数据表明TP53可能直接通过与XPO1基因启动子的直接结合来抑制其表达，而E2F1可能在RB1失活后直接结合XPO1基因启动子以诱导其转录。这些结果表明，LUADs和PRADs中TP53和RB1的失活诱导了Exportin1的表达并增加了对它的依赖性，从而增加了Selinexor的治疗窗口。

5. Exportin1抑制干扰靶向治疗中的NE复发

TP53和RB1同时失活可以诱导Exportin1并增加对Selinexor的敏感性。为了验证这一假设，利用之前描述的PRAD细胞系22PC和LnCap/AR，在体内诱导AR靶向治疗耐药性和失去上皮特征并增加NE标记物表达。在免疫缺陷NSG小鼠中生成了两种细胞系的异种移植瘤，然后在肿瘤体积达到约100mm后，通过口服给予它们Enzalutamide、Selinexor或两者的组合。虽然初步对Enzalutamide敏感，但DKO 22PC肿瘤在第一次治疗后的2个月内就出现了获得性耐药性。这些肿瘤最初对Selinexor单药治疗敏感，并在观察到Enzalutamide单药治疗耐药性的同时出现耐药性。联合治疗显示出更大的缓解持久性，将肿瘤复发时间大约延长到单独用药的两倍。在DKO LnCap/AR模型中，异种移植瘤立即对Enzalutamide或Selinexor单药治疗产生耐药。在这个模型中，Enzalutamide和Selinexor的联合用药效果最显著，将肿瘤生长抑制时间延长了两倍使用Enzalutamide和Selinexor联合治疗对两种前列腺癌异种移植模型的效果比单独使用其中任何一种药物都要好，并没有发现明显的毒性增加。通过免疫组化测定肿瘤中神经内分泌标记物的表达水平，发现Enzalutamide治疗组的神经内分泌细胞亚群有所增加，这与之前描述的靶向治疗诱导或选择进行细胞转化的能力相符。在Selinexor和联合治疗组中，这种细胞亚群的数量有所减少，这表明Exportin 1的抑制可以抑制神经内分泌转化。通过对DKO 22PC模型肿瘤的转录组测序，发现Enzalutamide治疗组中神经内分泌标记物ASCL1、CHGA和SYP的表达水平升高。此外，还观察到Enzalutamide治疗组中出现与神经内分泌转化相关的转录组特征，包括Notch信号下调、PRC2复合物等表观遗传重塑复合物以及以前参与神经内分泌转化的转录因子。

一个来自EGFR突变混合组织肿瘤的PDX（MSK_Lx151），在老鼠中保留了LUAD和SCLC成分，可能代表了转化的中间状态。在这个PDX模型中，Osimertinib和Selinexor作为单一药物的效果有限，而联合用药的效果更好。这些结果表明Exportin 1的抑制可以抑制获得神经内分泌表型的能力，并与靶向治疗联合使用，可能预防或延迟LUADs和PRADs倾向于转化的情况下发生神经内分泌复发。

6. Exportin 1抑制可阻断SOX2在神经内分泌转化模型中的诱导表达

为了探讨Exportin 1抑制干扰神经内分泌复发的机制，对DKO 22PC转化模型中的转录组数据进行了差异基因表达（DEG）和通路富集分析。发现与神经内分泌转化相关的几种途径中的基因上调。当添加Selinexor时，这些途径的下。利用以前发表的关于Selinexor处理的原发SCLC细胞系的转录组数据，这些途径也下调，进一步支持Exportin 1抑制干扰这些与神经内分泌转化相关的途径的能力。

SOX2是一种与干细胞能力维持有关的转录因子，在前列腺癌模型中SOX2对于神经内分泌转化至关重要，且在SCLC中高度过表达。SOX2的表达通过Enzalutamide在TP53/RB1失活（DKO）的22PC模型中被诱导，并且此诱导在联合用药时被Selinexor所抑制。我们还观察到，在DKO 22PC和Lx151模型中，通过单一靶向药物治疗引起的SOX2蛋白上调也受到Selinexor的抑制。此外，SOX2的表达在Selinexor处理的原发SCLC细胞系中也下调。在TP53和RB1失活的去分化过程中，SOX2的表达被报道为是一个早期事件。TP53和RB1双重突变的LUAD和PRAD临床标本中，SOX2的表达相对于其野生型对应物而上调。此外，TP53和RB1失活的LUAD和PRAD细胞系中也发现SOX2的mRNA和蛋白表达上调。然而，通过Selinexor处理的细胞系中SOX2的mRNA和蛋白表达没有发生上调。Exportin 1抑制可能通过在神经内分泌转化的早期步骤中阻止SOX2的上调干扰TP53/RB1缺陷的腺癌中的神经内分泌转化，这与之前报道的SOX2过表达可防止PRAD模型中的神经内分泌特征诱导并维持Enzalutamide敏感性一致。在DKO PC22和LnCap / AR神经内分泌转化模型中通过基因工程方法过表达SOX2，并像以前一样用Enzalutamide、Selinexor或它们的组合进行处理，以表征它们对神经内分泌标记物和AR表达的影响。在未处理的条件下，SOX2的过表达并没有改变它们的表达，这表明即使SOX2对于神经内分泌转化是必需的，但在TP53 / RB1缺陷背景下仅通过SOX2的过表达可能不足以诱导神经内分泌表型。在体内，Enzalutamide处理的细胞表现出高SOX2表达，与过表达诱导的表达相当，同时诱导神经内分泌标记物并抑制AR。在缺乏外源性SOX2表达的情况下，Selinexor能够预防Enzalutamide诱导的神经内分泌标记物表达和AR抑制，但这些效果被外源性SOX2的表达所消除。然而，SOX2的过表达并不能逆转TP53和RB1失活后报道的对Selinexor的增敏作用。预防SOX2的诱导是Exportin 1抑制干扰神经内分泌转化的机制之一。

参考文献：

Quintanal-Villalonga A, Durani V, Sabet A, Redin E, Kawasaki K, Shafer M, Karthaus WR, Zaidi S, Zhan YA, Manoj P, Sridhar H, Shah NS, Chow A, Bhanot UK, Linkov I, Asher M, Yu HA, Qiu J, de Stanchina E, Patel RA, Morrissey C, Haffner MC, Koche RP, Sawyers CL, Rudin CM. Exportin 1 inhibition prevents neuroendocrine transformation through SOX2 down-regulation in lung and prostate cancers. Sci Transl Med. 2023 Aug 2;15(707):eadf7006. doi: 10.1126/scitranslmed.adf7006IF: 17.1 Q1 . Epub 2023 Aug 2. PMID: 37531417.