MyoD通过调控分化和CYLD促进横纹肌肉瘤细胞存活的机制研究

【字体: 时间:2025年08月03日 来源:iScience 4.1

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  本研究揭示了横纹肌肉瘤(RMS)细胞独特的生存机制:不同于其他肿瘤依赖NF-κB通路,RMS通过MyoD维持部分分化状态并抑制CYLD介导的细胞死亡。研究人员发现MyoD通过调控DNA甲基转移酶(DNMT)表观遗传抑制肿瘤抑制因子CYLD的表达,为RMS治疗提供了新靶点。该发现挑战了传统认为促进分化可治疗RMS的范式,指出MyoD具有促癌功能。

  

横纹肌肉瘤(RMS)作为儿童最常见的软组织肉瘤,其治疗困境已持续40余年——高危患者5年生存率仍低于20%。传统观点认为RMS细胞因分化阻滞而恶性增殖,促进分化可能成为治疗策略。但这项颠覆性研究揭示了一个惊人事实:这些肿瘤细胞恰恰依赖部分分化状态获得生存优势,而这一过程的核心调控者竟是肌肉发育的关键转录因子MyoD。

美国南卡罗来纳医科大学(Medical University of South Carolina)的研究团队通过多组学分析发现,RMS细胞展现出独特的"分化依赖性生存"现象。当研究人员用NF-κB抑制剂处理时,上皮性和造血系统肿瘤细胞如预期般死亡,但RMS细胞却岿然不动。这种反常现象引导研究者将目光投向肌肉分化标志物,最终发现MyoD通过双重机制维持肿瘤生存:既保持细胞处于部分分化状态,又通过表观遗传 silencing死亡相关基因。

研究采用的关键技术包括:1)CRISPR/Cas9基因编辑构建MyoD敲除模型;2)ATAC-seq和ChIP-seq分析染色质可及性及转录因子结合;3)患者来源异种移植(PDX)模型验证体内结果;4)高通量筛选鉴定CYLD为关键效应因子。

RMS肿瘤细胞抵抗应激性死亡不依赖NF-κB

通过表达NF-κB超抑制因子(IκBα-SR)和p65 siRNA敲降实验发现,RMS细胞在TNFα和多柔比星等刺激下仍保持存活,而对照的乳腺癌和白血病细胞则显著凋亡。这种特性与分化状态相关——已分化的C2C12肌管比未分化肌母细胞更能抵抗NF-κB缺失导致的死亡。

RMS生存由MyoD选择性调控

单细胞qPCR显示RMS细胞高表达MyoD及其下游分化标志物(肌球蛋白重链MYHC、肌钙蛋白T等)。敲除MyoD使细胞"去分化"并显著增加对TNFα的敏感性,而其他肌源性调节因子(Myf5、MRF4等)无此功能。DepMap数据分析证实MyoD是RMS细胞最依赖的生存基因。

RMS通过部分分化表型介导生存

诱导多能干细胞因子(OKMS)重编程使RMS细胞失去分化特征后,其对TNFα的敏感性增加6倍。动物实验显示MyoD敲除的RMS细胞无法成瘤,且更易被巨噬细胞杀伤。临床样本分析显示侵袭性更强的腺泡型RMS(FP亚型)MyoD表达最高。

MyoD通过DNA甲基转移酶抑制死亡基因

多组学整合分析发现MyoD直接激活DNMT1/DNMT3A表达,导致160个促凋亡基因的CpG岛甲基化。CRISPR筛选锁定去泛素化酶CYLD是关键靶点——其启动子区甲基化水平在RMS中显著升高,而MyoD缺失会解除这种抑制。

CYLD通过调节坏死性凋亡影响RMS生存

机制研究表明,CYLD通过激活RIPK1介导的坏死性凋亡通路(而非NF-κB)促进RMS细胞死亡。用RIPK1抑制剂GSK963可部分挽救MyoD敲除细胞的存活,证实该通路的功能重要性。

这项研究彻底改变了人们对MyoD在RMS中作用的理解:传统认为其功能缺陷导致分化阻滞,实则它通过"双刃剑"机制——既维持分化表型又抑制死亡通路——发挥促癌作用。临床意义在于:1)解释为何促分化疗法效果有限;2)提出DNMT抑制剂与免疫疗法联用新策略;3)确立CYLD-RIPK1通路为治疗靶点。研究还提示肌肉分化程度可能影响肿瘤对微环境应激的抵抗,为理解间叶组织肿瘤的独特生物学提供了新视角。

值得注意的是,这种生存机制在FP和FN亚型RMS中均存在,表明靶向MyoD-DNMT-CYLD轴可能成为广谱治疗策略。但作者也指出局限性:在NF-κB活性完整的RMS中,MyoD的单独贡献仍需进一步明确。未来研究将探索MyoD如何精确招募DNMTs到CYLD基因座,以及该通路在其他肌源性肿瘤中的普适性。

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