缺氧诱导的HIF-1α通过靶向GAB2增强了非小细胞肺癌的肿瘤发生过程

《Mutation Research - Fundamental and Molecular Mechanisms of Mutagenesis》：Hypoxia-induced HIF-1α enhanced the tumorigenesis in non-small cell lung cancer by targeting GAB2

非小细胞肺癌中HIF-1α通过调控GAB2促进肿瘤生长和肺转移的机制研究。采用NCI-H226和SK-MES-1细胞系进行体外实验，结合qRT-PCR、Western Blot、RNA测序及ChIP等分析技术，发现缺氧诱导的HIF-1α显著上调GAB2表达，激活MEK/ERK通路，从而增强细胞迁移侵袭能力及体内肿瘤生长和肺转移。该研究为GAB2作为NSCLC治疗靶点提供新证据。

　　

朱勋霞|沈晓勇|陈晓宇|张雪琳|高文

中国上海华东医院胸外科，200040

摘要

非小细胞肺癌（NSCLC）是一种致命的疾病，具有高发病率和死亡率。HIF-1α已被证实与NSCLC有关。然而，其具体作用机制仍不清楚。本研究使用NCI-H226和SK-MES-1细胞系来探索缺氧如何体外影响NSCLC的进展。通过Transwell实验检测细胞功能，并通过实时定量逆转录PCR（qRT-PCR）和Western Blot检测关键生物标志物的表达。RNA测序分析用于探索HIF-1α的下游靶点。Luciferase和染色质免疫沉淀（ChIP）实验确认了HIF-1α与GAB2之间的相互作用。此外，还使用异种移植模型体内研究GAB2的影响。缺氧促进了NCI-H226和SK-MES-1细胞的迁移和侵袭能力。RNA测序分析显示，在缺氧环境下GAB2的表达发生了显著变化。生物信息学分析表明，差异表达基因（DEGs）富集在MEK/ERK信号通路中，且显著表达的GAB2与HIF-1α相关。功能上，GAB2在体外调节迁移和侵袭能力，并在体内促进NSCLC的肿瘤生长和肺转移。Luciferase和ChIP实验进一步证明HIF-1α能够与GAB2结合。缺氧诱导的HIF-1α通过靶向GAB2增强了NSCLC的肿瘤生长和肺转移，这可能为GAB2作为NSCLC潜在治疗靶点提供新的见解。

引言

非小细胞肺癌（NSCLC）起源于从支气管到终末肺泡的所有上皮细胞，对健康造成严重负担。截至2024年，尽管NSCLC的发病率有所下降，3年相对生存率为40%，但它仍然是第二大常见癌症[1]。烟草流行是主要原因，而接触致癌物和家族史是NSCLC的其他风险因素[2]。目前，NSCLC的治疗方法包括手术切除、新辅助全身治疗和辅助全身治疗（如靶向治疗和免疫治疗）[3]。然而，对NSCLC的治疗研究仍在进行中。阐明肿瘤发生的详细机制对于开发更敏感的诊断生物标志物和有效的创新临床疗法具有重要意义。

缺氧在肿瘤发生中起着关键作用，这是由于肿瘤细胞的快速生长所致。数十年的研究表明，缺氧会影响肿瘤微环境，从而促进肿瘤生长[4]。研究发现，缺氧会改变关键基因的表达，导致代谢改变。例如，在肝癌中经常发现缺氧[5]。缺氧还与非小细胞肺癌相关，可增强细胞增殖[6]。值得注意的是，缺氧诱导因子（HIFs），包括HIF-1α、HIF-2α、HIF-3α和HIF-1β，是参与缺氧影响肿瘤发生分子调控机制的关键基因。HIFs家族会导致细胞的恶性行为，如增殖、迁移、侵袭和上皮-间质转化（EMT）[7]。此外，研究HIFs及其下游靶点有助于开发新的抗肿瘤疗法。

支架蛋白是一类蛋白质，可作为蛋白质-蛋白质相互作用的平台，形成蛋白质复合物。它可以同时与不同蛋白质相互作用，从而促进特定的细胞过程。Grb2相关结合蛋白2（GAB2）受受体酪氨酸激酶（PTKs）调控，以传递和放大细胞信号[8]。GAB2通过PTKs的磷酸化被激活，进而招募多种信号分子（如p85、SHP2和Crk），在细胞增殖、分化和凋亡中起关键作用[9]。研究发现，GAB2通过上调HIF-1α和VEGF的表达，在黑色素瘤中诱导NRAS驱动的血管生成[10]。值得注意的是，GAB2在肺癌组织中高度表达，具有促癌作用[11]。然而，GAB2与NSCLC中的缺氧之间的关系尚未阐明。在本研究中，我们发现NCI-H226和SK-MES-1细胞系在缺氧环境下GAB2的表达发生了显著变化。功能上，GAB2在体外调节迁移和侵袭能力，并在体内促进肿瘤生长。生物信息学分析表明，GAB2激活了MEK/ERK信号通路，并受HIF-1α调控。机制上，缺氧诱导的HIF-1α增加了GAB2的表达，从而激活了MEK/ERK信号通路，增强了非小细胞肺癌的肿瘤发生，这可能为GAB2作为NSCLC潜在治疗靶点提供新的见解。

材料与试剂

NCI-H226（YDT-0462）、SK-MES-1（YDT-0604）和LLC（YDT-0346）细胞系购自YDT（中国杭州）。pCDH-GAB2、pGL3-GAB2和pCDH、pGL3空载体以及siR-GAB2由YouBio（中国湖南）设计和提供。DMSO（D12345，Thermo Fisher Scientific，美国马萨诸塞州沃尔瑟姆）、RPMI-1640培养基（PM150110，Procell，中国武汉）、MEM（含NEAA）培养基（PM150410，Procell，中国武汉）、DMEM（L100-500，BDBIO，中国北京）、胎牛血清（FBS，A5669701，Gibco，Grand

缺氧诱导NCI-H226和SK-MES-1细胞系的恶性表型

缺氧是实体瘤进展的关键因素。如图1A所示，Transwell实验显示，在缺氧条件下，NCI-H226和SK-MES-1细胞的迁移和侵袭能力显著增强。此外，在缺氧条件下，细胞表现出EMT的表型变化。Western Blot结果显示E-钙粘蛋白表达下调，N-钙粘蛋白和Vimentin表达上调，表明

讨论

缺氧是肿瘤微环境的特征，在90%的实体瘤中广泛存在[12]。它会导致肿瘤增殖、分化和血管生成。研究表明，癌细胞可以通过转录因子的协同作用在缺氧环境下重新编程代谢以存活。此外，由缺氧引起的癌症患者更有可能出现局部复发和转移灶复发，无论初始

结论

总之，我们的研究表明，缺氧诱导的HIF-1α通过靶向GAB2促进了NSCLC的肿瘤生长和肺转移，扩展了关于HIF-1α介导的癌症发生的知识基础，并为NSCLC治疗提供了新的治疗靶点。

伦理批准声明

动物实验遵循“动物护理和使用指南”（中国）进行，并获得了复旦大学附属华东医院伦理委员会的批准。

作者贡献

朱勋霞和高文提出了研究思路并设计了实验。朱勋霞、沈晓勇和陈晓宇进行了实验并分析了数据。朱勋霞起草了手稿。张雪琳修订了手稿。所有作者都审阅了手稿。

资助

本项目得到了国家自然科学基金（编号82372611）的资助。

CRediT作者贡献声明

所有数据均为内部生成，未使用任何论文代写服务。所有作者同意对工作的所有方面负责，确保其完整性和准确性。

所有作者均已审阅并批准了提交的最终版本的手稿。我们保证该文章是作者的原创作品，尚未在其他地方发表。

CRediT作者贡献声明

陈晓宇：正式分析、数据管理。朱勋霞：撰写——初稿、方法学、数据管理、概念化。沈晓勇：撰写——初稿、方法学、研究、概念化。张雪琳：验证、研究。高文：撰写——审阅与编辑、可视化、正式分析、数据管理、概念化。

利益冲突

作者声明没有竞争利益。

利益冲突声明

作者声明没有已知的竞争财务利益或个人关系可能影响本文所述的工作。