SEL1L在人类皮肤黑色素瘤中具有促进肿瘤生长和血管生成的作用

《Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Molecular Cell Research》：SEL1L exerts a pro-tumorigenic/pro-angiogenic function in human skin melanoma

SEL1L基因在皮肤恶性黑色素瘤中高表达，与 Clark分级、Breslow厚度、溃疡形成及微血管密度正相关，其沉默抑制肿瘤增殖、促进凋亡坏死并降低血管生成，提示其在肿瘤进展和血管重塑中起关键作用。

　　

Daniela Coltrini | Mirella Belleri | Luca Mignani | Marzia Corli | Gerardo Cazzato | Marta Turati | Domenico Ribatti | Marco Presta | Tiziana Annese

意大利布雷西亚大学分子与转化医学系

摘要

Lin-12样因子（SEL1L）的抑制因子/增强因子是内质网相关降解（ERAD）途径的组成部分，而该途径属于未折叠蛋白应答（UPR）系统。SEL1L在不同类型的肿瘤中可能具有促肿瘤或抑肿瘤的作用，但其在人类皮肤恶性黑色素瘤（cMM）中的作用仍很大程度上尚未被探索。本研究表明，与正常皮肤相比，cMM中的SEL1L表达水平升高。此外，cMM中SEL1L的表达与诊断时的Clark分级呈正相关，表达水平越高，患者的生存率越低。SEL1L与ERAD和UPR相关基因的共表达，以及基因本体论富集分析，均支持了其在cMM中参与内质网应激反应的作用。通过对60例良性黑色素瘤和cMM样本进行免疫组化和定量数字形态测量分析，发现cMM中的SEL1L水平随着T分级的增加、肿瘤厚度的增加以及溃疡的出现而逐渐升高。同时，总SEL1L表达和肿瘤相关内皮细胞中的SEL1L表达与相应肿瘤样本中的微血管密度相关。在免疫缺陷小鼠中移植SEL1L沉默的A2058人类黑色素瘤细胞后，发现这些肿瘤的细胞增殖减少、凋亡增加、坏死加剧，并伴有缺氧和血管生成减少。因此，SEL1L沉默细胞在体外内皮细胞增殖实验和体内鸡胚绒毛尿囊膜实验中表现出血管抑制因子thrombospondin-encoding基因（THSP1和THSP2）的上调，以及血管生成潜能的降低。这些发现表明SEL1L可能在人类黑色素瘤中发挥促肿瘤/促血管生成的作用，为进一步研究其作为cMM治疗靶点的潜力奠定了基础。

引言

Lin-12样因子（SEL1L）的抑制因子/增强因子是内质网相关降解（ERAD）途径的基本组成部分，这一高度保守的细胞系统通过将错误折叠的蛋白质从内质网转运到细胞质中进行蛋白酶体降解来维持内质网的稳态[1]。这一过程始于分子伴侣对错误折叠蛋白质的招募，从而形成包含适配蛋白Derlin和Dislocon通道HRD1的SEL1L跨膜复合体。随后蛋白质发生泛素化并被蛋白酶体降解[2]。

ERAD属于未折叠蛋白应答（UPR）系统，该系统由蛋白质稳态的改变引发的内质网应激激活。内质网中错误折叠蛋白质的积累通过激活三个主要的UPR传感器IRE1α、PERK和ATF6来触发UPR，以促进蛋白质的折叠和降解[1]、[3]、[4]。实验证据表明，SEL1L-HRD1介导的ERAD是一个基本过程，它调控多种生理功能，并与人类病理学相关，包括癌症（参见[5]的综述）。在肿瘤中，遗传异常会创造一个不利的微环境，导致肿瘤细胞持续的内质网应激，从而维持肿瘤的进展[6]。因此，鉴于ERAD/UPR系统在癌症生物学中的重要性[7]，其组成部分可能成为新的治疗靶点[8]。

SEL1L在癌症中的作用似乎具有情境依赖性，既可作为肿瘤抑制因子，也可作为肿瘤促进因子[2]、[9]。例如，在人类胰腺癌和乳腺癌中，SEL1L的表达下调与不良预后相关[10]、[11]。此外，SEL1L-HRD1介导的ERAD表达可抑制肝细胞增殖和肿瘤发生，并与肝癌患者的生存率呈正相关[12]。相反，在高级别前列腺上皮内瘤变、前列腺腺癌的低分化区域、支气管鳞状化生以及非小细胞肺癌中观察到SEL1L的免疫反应性[13]。在胰腺肿瘤细胞中异位表达SEL1L会导致细胞周期停滞和侵袭性降低[15]。SEL1还在食管癌中表达，而在正常黏膜中则不存在[16]，其表达水平与结直肠癌的进展相关[17]。最后，在间变性胶质瘤和胶质母细胞瘤中SEL1L过度表达，其免疫反应性与组织学分级和细胞增殖相关。值得注意的是，SEL1L的免疫反应性还与胶质瘤的血管生成有关，提示其在肿瘤新生血管形成中的潜在作用[18]。

黑色素瘤是一种高度侵袭性的皮肤癌[19]。尽管免疫疗法和靶向治疗显著改善了治疗效果，但由于转移性黑色素瘤的低响应率和耐药性的产生，它仍然是最致命的皮肤癌类型[20]。内质网应激和UPR在黑色素瘤的进展和对治疗的反应中起着重要作用（参见[21]、[22]的综述）。例如，大约50%的人类黑色素瘤中存在的激活型BRAF v600E突变会引发持续的内质网应激，导致自噬和耐药性[24]。此外，ERAD的失调可能有助于黑色素瘤的免疫逃逸[25]、[26]。因此，在寻找新的治疗靶点时，迫切需要更好地理解调节黑色素瘤中内质网应激/UPR途径的机制。先前的观察表明，SEL1L在人类黑色素瘤细胞系中表达水平较高[27]，这提示该ERAD成分在该肿瘤类型中可能具有潜在作用。本研究通过计算机模拟（in silico）和免疫组化分析评估了人类良性黑色素瘤和皮肤恶性黑色素瘤（cMM）中SEL1的表达情况，并研究了SEL1L下调对BRAF v600E突变的人类黑色素瘤A2058细胞肿瘤发生潜能的影响（in vitro和in vivo）。

计算机模拟分析

使用GEPIA2平台（http://gepia2.cancer-pku.cn）[28]评估了正常皮肤与cMM中SEL1的表达水平。使用cBioPortal for Cancer Genomics平台（https://www.cbioportal.org/）[29]对cMM（TCGA, Firehose Legacy）中的SEL1表达进行了in silico分析。通过将基因组谱型中的mRNA表达z分数（Log-transformed）与所有样本的表达分布（RNA Seq V2 RSEM：z分数阈值±2.0）进行比较，来确定共表达情况

人类皮肤黑色素瘤中SEL1表达的计算机模拟分析

为了研究SEL1L在人类黑色素瘤中的作用，使用不同的网络平台对cMM数据集进行了SEL1表达的in silico分析。在GEPIA2平台（整合了TCGA-SKCM（n = 469）和GTEx（n = 548）数据集）上的初步分析显示，cMM中的SEL1表达水平显著高于正常皮肤（图1A）。接下来，使用...

讨论

本研究通过in silico分析和定量数字免疫组化分析相结合，研究了人类皮肤黑色素瘤中SEL1的表达情况。in silico分析显示，cMM中的SEL1表达水平高于正常皮肤，并且SEL1表达与诊断时的Clark分级显著相关。值得注意的是，SEL1表达水平升高还与患者生存率降低相关，这支持了SEL1在促进肿瘤发生中的作用

CRediT作者贡献声明

Daniela Coltrini： 方法学研究。 Mirella Belleri： 研究。 Luca Mignani： 形式分析、数据管理。 Marzia Corli： 研究。 Gerardo Cazzato： 资源支持。 Marta Turati： 研究。 Domenico Ribatti： 方法学研究。 Marco Presta： 文章撰写——审阅与编辑、初稿撰写、项目管理、资金获取、概念构思。 Tiziana Annese： 文章撰写——审阅与编辑、初稿撰写、研究、形式分析。

资助

本研究部分得到了意大利癌症研究协会（AIRC）IG项目（编号：18493）的支持。MP. L. Mignani还获得了Guido Berlucchi基金会的奖学金资助。

利益冲突声明

作者声明没有已知的财务利益冲突或个人关系可能影响本文所述的工作。