FMD精彩荐读:间充质干细胞来源的细胞外囊泡携带的GTF2I可促进甲状腺癌中抑癌基因FAT1的表达并抑制肿瘤干特性维持
甲状腺癌是一种常见的恶性肿瘤,其耐药性、复发及远处转移等问题严重影响患者预后。近年来研究发现,上皮间质转化(EMT)和肿瘤干细胞的干性维持是驱动这些恶性进程的关键机制,但相关调控网络仍需深入探索。间充质干细胞来源的细胞外囊泡(MSC-EVs)作为无细胞治疗手段,因其能通过传递蛋白质、RNA等生物活性物质调节靶细胞功能,逐渐成为肿瘤研究的热点。同时,转录因子GTF2I在胸腺上皮肿瘤中的突变及功能已被部分揭示,而原钙黏蛋白FAT1作为人类癌症中高频突变基因,其在甲状腺癌中的作用及上游调控机制尚不明确。
复旦大学附属华山医院陈进宏教授等围绕“骨髓间充质干细胞来源的细胞外囊泡(BMSC-EVs)携带的GTF2I如何影响甲状腺癌恶性表型”这一核心问题展开研究,通过生物信息学分析、细胞实验及动物模型验证,揭示了GTF2I通过调控FAT1/CDK4/FOXM1轴抑制甲状腺癌进展的分子机制。
研究首先通过生物信息学分析锁定了关键分子。通过下载甲状腺癌相关的癌症基因组图谱(TCGA)数据,筛选出7907个低表达差异基因,并与GeneCards和Phenolyzer数据库中甲状腺癌相关基因取交集,获得345个候选基因。GO和KEGG富集分析显示,这些基因主要参与上皮细胞增殖、蛋白激酶B信号等通路。进一步结合基因表达相关性分析,发现FAT1基因在甲状腺癌组织和细胞系中显著低表达,且其过表达能抑制甲状腺癌细胞的克隆形成、迁移侵袭能力,减少上皮间质转化相关蛋白的表达,同时降低肿瘤干细胞标记物水平,提示FAT1可能是甲状腺癌的抑癌基因(图1)。

为探究FAT1的上游调控因子,研究通过hTFtarget数据库预测其启动子结合的转录因子,结合癌症基因组图谱数据中与FAT1表达正相关的基因,最终锁定了GTF2I。实验验证显示,GTF2I在甲状腺癌组织和细胞系中同样低表达,且其过表达能显著上调FAT1的mRNA和蛋白表达水平;双荧光素酶报告实验和染色质免疫共沉淀(ChIP)实验进一步证实,GTF2I可通过结合FAT1启动子区(主要是1243-1258位的TCCCCTCTGCCTAGGA位点)直接激活其转录(图2)。功能实验表明,GTF2I对甲状腺癌细胞恶性表型的抑制作用可被FAT1敲低逆转,说明GTF2I通过上调FAT1发挥抑癌功能。

接下来,研究聚焦于GTF2I的传递载体骨髓间充质干细胞来源的细胞外囊泡(BMSC-EVs)。通过超速离心法分离BMSC-EVs,透射电镜观察显示其呈圆形或椭圆形膜性囊泡,纳米颗粒追踪分析(NTA)显示其粒径为30-120 nm,Western blot检测到细胞外囊泡(EVs)标记蛋白CD9、CD63、TSG101,证实细胞外囊泡成功分离。PKH67荧光标记实验显示,BMSC-EVs可被TPC-1细胞有效摄取;GFP标记的GTF2I经细胞外囊泡传递后,在TPC-1细胞中检测到绿色荧光,且Western blot显示细胞外囊泡处理组TPC-1细胞中GTF2I蛋白水平升高,表明细胞外囊泡能有效传递GTF2I至甲状腺癌细胞。
进一步研究发现,细胞外囊泡传递的GTF2I通过上调FAT1,可显著降低CDK4和FOXM1的表达。CDK4和FOXM1在甲状腺癌中高表达,且CDK4过表达可逆转FAT1对甲状腺癌细胞恶性表型的抑制作用,提示FAT1通过下调CDK4/FOXM1发挥功能。体内实验中,骨髓间充质干细胞来源的细胞外囊泡(BMSC-EVs)处理的裸鼠移植瘤体积和重量显著减小,肺转移结节数量减少,而敲低细胞外囊泡来源的间充质干细胞(MSC)中的GTF2I后,上述抑瘤效应被削弱;肿瘤组织中FAT1表达升高、CDK4/FOXM1表达降低,Ki67阳性率(增殖标记)下降,进一步验证了GTF2I通过细胞外囊泡传递的抑癌作用(图3)。

图3 间充质干细胞来源细胞外囊泡传递的GTF2I抑制甲状腺癌细胞的肿瘤发生
本研究揭示了骨髓间充质干细胞来源的细胞外囊泡(BMSC-EVs)携带的GTF2I通过“GTF2I-FAT1-CDK4/FOXM1”轴抑制甲状腺癌恶性表型的分子机制,不仅深化了对甲状腺癌发病机制的理解,还为开发基于间充质干细胞来源的细胞外囊泡(MSC-EVs)的靶向治疗策略提供了实验依据通过调控细胞外囊泡中GTF2I的含量或增强其传递效率,可能成为甲状腺癌治疗的新方向。值得注意的是,研究中涉及的关键分子及传递载体的具体临床应用潜力,仍需更多临床样本验证和转化研究支持。
Frontiers of Medicine是中国工程院院刊,由教育部主管,高等教育出版社、中国工程院与上海交通大学医学院附属瑞金医院共同主办。期刊聚焦医学前沿领域的学术进展,关注国际研究热点与中国优秀研究成果,主编为陈赛娟院士、张伯礼院士和王小凡院士。主要报道领域涵盖临床医学、基础医学、转化医学、流行病学、公共卫生、中医药学和人工智能医学等,刊载文章类型包括Research Article、Review、Perspective、Editorial、Case Report、Comment、Letter等。
期刊已被SCI、PubMed、Scopus、中国科技核心期刊、中国科学引文数据库(CSCD)核心库、第三批临床医学领域高质量科技期刊分级目录T1级、化学文摘数据库(CAS)等权威数据库收录,在2025中国科学院文献情报中心期刊分区表医学大类中位列二区。

由教育部主管、高等教育出版社主办的《前沿》(Frontiers)系列英文学术期刊,于2006年正式创刊,以网络版和印刷版向全球发行。系列期刊包括基础科学、生命科学、工程技术和人文社会科学四个主题,是我国覆盖学科最广泛的英文学术期刊群,其中12种被SCI收录,其他也被A&HCI、Ei、MEDLINE或相应学科国际权威检索系统收录,具有一定的国际学术影响力。系列期刊采用在线优先出版方式,保证文章以最快速度发表。

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