研究人員發(fā)現(xiàn)肺癌中IL6的N-糖基化缺陷會(huì)誘導(dǎo)癌細(xì)胞轉(zhuǎn)移和對(duì)表皮生長(zhǎng)因子酪氨酸激酶抑制劑（EGFR-TKIs）產(chǎn)生耐藥性，揭示了其潛在機(jī)制，為肺癌治療提供了新的理論依據(jù)和潛在靶點(diǎn)。

研究背景：

肺癌是全球癌癥相關(guān)死亡的主要原因之一，表皮生長(zhǎng)因子受體酪氨酸激酶抑制劑（EGFR-TKIs）是攜帶敏感EGFR突變的肺腺癌患者的標(biāo)準(zhǔn)治療方法，但大多數(shù)患者會(huì)產(chǎn)生獲得性耐藥。IL6與受體結(jié)合后可激活多種信號(hào)通路，在肺癌進(jìn)展和耐藥中起重要作用，但IL6的糖基化修飾對(duì)其功能的影響尚不清楚。

研究模式圖：

在非小細(xì)胞肺癌（NSCLC）細(xì)胞中，在未接受EGFR TKI治療的環(huán)境下，自分泌的IL6（NG-IL6）主要在N73位點(diǎn)發(fā)生N-糖基化修飾，在T170位點(diǎn)發(fā)生O-糖基化修飾。NG-IL6主要激活經(jīng)典的JAK-STAT3軸，促進(jìn)細(xì)胞增殖。然而，長(zhǎng)期使用EGFR TKI治療會(huì)導(dǎo)致IL6分泌增加，同時(shí)抑制N-糖基轉(zhuǎn)移酶復(fù)合物成分（主要是STT3A或STT3B、RPN1/2、DAD1和 DDOST）的表達(dá)。這種抑制作用使得NG-IL6在N73位點(diǎn)的N-糖基化減少，進(jìn)而導(dǎo)致NG-IL6在N73位點(diǎn)的N -糖基化進(jìn)一步降低。結(jié)果是，獲得耐藥性后，NG-IL6的比例下降，而N-糖基化缺陷型IL6（deNG-IL6）的比例增加。反過來，deNG-IL6將信號(hào)偏好從JAK-STAT3軸轉(zhuǎn)移到SRC-YAP-SOX2軸。這種替代激活的SRC-YAP-SOX2信號(hào)促進(jìn)細(xì)胞可塑性，并導(dǎo)致耐藥性的產(chǎn)生。

圖1.長(zhǎng)期EGFR TKI治療誘導(dǎo)deNG-IL6驅(qū)動(dòng)腫瘤耐藥。

研究方法:

細(xì)胞系與動(dòng)物模型 ：使用多種肺癌細(xì)胞系和正常支氣管上皮細(xì)胞系，建立了Osimertinib耐藥細(xì)胞系和小鼠移植瘤模型。

樣本采集：收集肺癌患者的惡性胸腔積液（MPE）和配對(duì)的肺癌組織，包括未接受TKI治療和TKI耐藥患者的樣本。

實(shí)驗(yàn)技術(shù)：采用Western blotting、ELISA、基因集富集分析（GSEA）、免疫沉淀、質(zhì)譜分析、細(xì)胞遷移和侵襲實(shí)驗(yàn)、動(dòng)物體內(nèi)轉(zhuǎn)移實(shí)驗(yàn)等多種技術(shù)手段。

主要研究結(jié)果：

1. IL-6的N-糖基化修飾

圖2  肺癌細(xì)胞中IL-6的N-糖基化修飾

從肺癌患者惡性胸腔積液（MPE）中分離的肺腺癌細(xì)胞和多種肺癌細(xì)胞系分泌的 IL6 存在兩種形式（H-IL6和L-IL6，重鏈/輕鏈），且H/L比值于不同細(xì)胞系間存在差異。GSEA分析發(fā)現(xiàn)與N-糖基化過程相關(guān)的基因在癌癥組織中富集。抑制劑處理和酶切實(shí)驗(yàn)等證實(shí)H-IL6的形成依賴于N-糖基化修飾。

2.  N-糖基化IL6促進(jìn)酪氨酸磷酸化STAT3的核滯留而deNG-IL6誘導(dǎo)EMT的基因特征

圖3 N-糖基化IL6促進(jìn)酪氨酸磷酸化STAT3的核滯留

研究者預(yù)測(cè)了兩個(gè)潛在的N-糖位點(diǎn)（N73和N172）和四個(gè)可能的O-糖位點(diǎn)（T166，T171，T170和S174）存在于hIL 6中。MS結(jié)果表明聚糖鏈位于N73、N172和T170，結(jié)合通過WB結(jié)果分析確定了IL6聚糖鏈的主要附著位點(diǎn)是N73 + T170，而非N172 + T170。

構(gòu)建野生型和突變型IL6質(zhì)粒轉(zhuǎn)染細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)N73Q-IL6缺失H-IL6條帶，表明N73位點(diǎn)的糖基化對(duì)IL6功能有重要影響。構(gòu)建野生型和突變型IL6質(zhì)粒轉(zhuǎn)染細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)N73Q-IL6缺失H-IL6條帶，表明N73位點(diǎn)的糖基化對(duì)IL6 功能有重要影響。與N73Q-IL6相比，NG-IL6可促進(jìn)STAT3的酪氨酸磷酸化和核滯留，延長(zhǎng)STAT3激活時(shí)間；而N73Q-IL6則誘導(dǎo) STAT3激活時(shí)間縮短，并改變下游信號(hào)偏好，激活SRC-YAP-SOX2軸；此外，N73Q-IL6可誘導(dǎo)上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化（EMT）相關(guān)基因表達(dá)，促進(jìn)肺癌細(xì)胞的遷移和侵襲能力，在體內(nèi)可增強(qiáng)肺癌細(xì)胞的轉(zhuǎn)移能力，且這些作用可被針對(duì)SRC、YAP 和SOX2的抑制劑或shRNAs抑制；

圖4 deNG-IL6誘導(dǎo)非小細(xì)胞肺癌的EMT、遷移和轉(zhuǎn)移

此外，EGFR-TKI處理可誘導(dǎo)deNG-IL6的增加，IL6糖基化狀態(tài)的這種變化可以將GP130受體的下游信號(hào)傳導(dǎo)從JAK-STAT 3切換到SRC-YAP-SOX2。同時(shí)，具有高水平deNG-IL6的肺癌細(xì)胞傾向于具有EMT相關(guān)特性，可轉(zhuǎn)移到其他器官，并表現(xiàn)出對(duì)EGFR-TKI的抗性。

圖5 deNG-IL6將GP130信號(hào)偏好從JAK-STAT3切換到SRC-YAP軸

圖6 SOX2參與deNG-IL6誘導(dǎo)SRC-YAP軸驅(qū)動(dòng)的腫瘤細(xì)胞遷移和轉(zhuǎn)移

3. Osimertinib誘導(dǎo)deNG-IL6的表達(dá)及SRC-YAP-OX2軸的激活

長(zhǎng)期使用EGFR-TKI Osimertinib治療可誘導(dǎo)NG-IL6表達(dá)減少和deNG-IL6升高，從而導(dǎo)致肺癌細(xì)胞對(duì)EGFR-TKI產(chǎn)生耐藥性。

圖7 Osimertinib誘導(dǎo)deNG-IL6的表達(dá)和隨后SRC-YAP-OX2軸的激活

阻斷IL6的受體GP130和GP80后，各種細(xì)胞系中由WT-IL6和N73 Q-IL6所誘導(dǎo)的STAT 3活性降低，而SRC-YAP軸信號(hào)的激活增加，這些數(shù)據(jù)表明 OR細(xì)胞分泌的deNG-IL6不僅維持細(xì)胞存活，也有利于細(xì)胞遷移。

4. EGFR-TKI耐藥的NSCLC患者表現(xiàn)出高deNG-IL6表達(dá)和從JAK-STAT3到SRC-YAP的軸信號(hào)移位

為了證明deNG-IL6在NSCLC患者中的存在，研究從對(duì)EGFR TKIs具有na?ve（治療前）或耐藥（發(fā)生耐藥后）的患者的MPE中分離出MPECs， na?ve MPECs分泌H-IL6 多于 L-IL6，而在EGFR TKIs耐藥MPECs中則相反。同時(shí)，RNA測(cè)序的富集結(jié)果表明，N-糖基化過程在OSTu中增強(qiáng) 而在ORTu中減弱。

圖9 EGFR-TKI耐藥的NSCLC患者表現(xiàn)出高deNG-IL6表達(dá)和從JAK-STAT3到SRC-YAP的軸信號(hào)移位

EGFR-TKI 耐藥患者的MPECs中deNG-IL6比例增加，且腫瘤組織中STAT3信號(hào)減弱，SRC信號(hào)增強(qiáng)，進(jìn)一步證明了deNG-IL6與耐藥和轉(zhuǎn)移的相關(guān)性臨床樣本分析顯示，EGFR-TKI 耐藥患者的MPECs中deNG-IL6比例增加，且腫瘤組織中STAT3信號(hào)減弱，SRC信號(hào)增強(qiáng)，進(jìn)一步證明了deNG-IL6與耐藥和轉(zhuǎn)移的相關(guān)性。

研究結(jié)論：

1. 在NSCLC中，IL6主要在N73位點(diǎn)發(fā)生N-糖基化修飾，該修飾影響其下游信號(hào)通路的激活，N-糖基化缺陷的IL6可誘導(dǎo)EMT、遷移、轉(zhuǎn)移和耐藥。

2. EGFR-TKI治療可降低肺癌細(xì)胞中N-糖基化相關(guān)酶的表達(dá)，導(dǎo)致IL6的N-糖基化減少，進(jìn)而激活SRC-YAP-SOX2軸，促進(jìn)癌細(xì)胞的可塑性和耐藥性。

3. 監(jiān)測(cè)IL6的糖基化狀態(tài)可能有助于預(yù)測(cè)肺癌的進(jìn)展和EGFR-TKI耐藥性，為肺癌的治療提供新的潛在靶點(diǎn)和生物標(biāo)志物。