编者按

肝细胞癌（HCC）是一个全球公共卫生的重大问题，中位生存期一般为6-10个月，总生存率低。索拉非尼作为FDA批准的初始全身治疗药物已有10年，但其疗效并不尽如人意。因此，快速发现肝癌新的治疗靶点，解决索拉非尼耐药问题至关重要。

转录因子是一组DNA结合蛋白，可根据细胞环境启动特定基因的转录，而失调的转录因子可潜在促进肿瘤的发生和发展。早期生长应答因子1（EGR1）是一种含锌指结构的转录因子，参与细胞的生长、转移、凋亡和DNA修复等过程[7-8]。有研究表明EGR1在DEN和HBX诱导的HCC小鼠模型中发挥中心调节作用；在HCC中，EGR1兼具促癌和抑癌的效应。鉴于EGR1的转录因子性质，上述研究并没有全面检查整个基因表达谱，也没有对EGR1的作用机制进一步分析。

基于此，今天，我们特别关注一项由环特提供技术支持，发表在《J Exp Clin Cancer Res》（IF：12.658）的经典研究，该研究通过体外和体内实验验证了EGR1对HCC生长的影响，利用小鼠肝癌模型和人源类器官模型确定了EGR1的抑癌效应。研究人员发现EGR1与肝型磷酸果糖激酶-1 (PFKL)的启动子区域结合，导致PFKL表达的转录抑制，从而抑制糖酵解途径。这些结果强调了EGR1在HCC中作为肿瘤抑制基因的治疗前景。

论文翻译：邬思琪

01、主要研究成果

1、基于TCGA和HPA (Human protein Atlas)数据库和两个HCC GEO数据集(GSE36376, GSE84005)，研究人员发现EGR1在HCC中下调，这一结果在26对HCC临床组织样本及其邻近正常组织中的mRNA和蛋白水平检测中得到了验证。治疗后的随访结果也显示高EGR1表达与更好的生存率相关（图1）。

图1 

2、与正常肝细胞系MIHA相比，EGR1在肝癌细胞系中有着更低的蛋白表达。对肝癌细胞系MHCC97H和HCCLM3进行EGR1的敲降，可进一步刺激癌细胞的增殖。将亲本肝癌细胞MHCC97H和敲除EGR1的MHCC97H细胞植入裸鼠体内进行监测，肿瘤生长曲线、肿瘤大小、肿瘤重量和Ki67染色分析表明，EGR1下调可显著刺激体内肿瘤生长，与体外细胞表型结果一致（图2）。

图2

3、为了进一步探讨EGR1在HCC中的功能，对肝癌细胞系PLC/ PRF5和HepG2进行EGR1过表达，结果显示癌细胞的增殖受到了抑制。裸鼠体内细胞移植结果显示EGR1过表达组肿瘤体积明显小于对照组，提示EGR1可抑制肿瘤生长（图3）。

图3

4. 通过对EGR1过表达的PLC/PRF5细胞和EGR1敲除的MHCC97H细胞分别与野生对照组细胞进行转录测序比较，发现糖酵解通路被显著影响。

糖酵解是许多肿瘤细胞ATP的主要来源，其中葡萄糖消耗增加，乳酸生成增多。EGR1过表达导致PLC/PRF5细胞中葡萄糖摄取和细胞外乳酸水平下降，细胞内ATP水平降低；而EGR1敲除则可以逆转上述表型，表明EGR1抑制HCC中的有氧糖酵解。

研究人员进一步分析测序结果，发现糖酵解过程中的关键酶PFKL mRNA水平受到EGR1的调节。CHIP分析显示EGR1显著富集在PFKL启动子的P2区域；双荧光素酶报告基因实验结果显示EGR1对原PFKL启动子的荧光素酶活性有抑制作用，但对PFKL启动子P2突变体的荧光素酶活性没有影响。上述实验结果共同表明，PFKL在HCC中受到EGR1的直接转录抑制（图4）。

图4

5、为了进一步研究PFKL下调在肝癌中EGR1肿瘤抑制活性中的作用，对过表达EGR1的PLC/ PRF5细胞过表达PFKL和沉默EGR1敲除MHCC97H细胞中的PFKL表达，并检测各自细胞的葡萄糖摄取、细胞外乳酸水平、细胞外酸化率、ATP水平和细胞增殖变化，结果表明EGR1通过下调PFKL的表达从而抑制有氧糖酵解和HCC增殖（图5）。

图5

6、为了更全面地考察EGR1基因治疗对HCC发展的潜在抑制作用，分别利用肿瘤类器官模型和DEN/CCL4诱导小鼠肝癌模型从体内和体外进行验证，结果显示AAV-EGR1对人源肝癌类器官生长的抑制作用；小鼠肝脏的肿瘤结节数量和肿瘤大小都明显少于对照组；HE、EGR1、PFKL和Ki67的肝脏染色结果也证实AAV-EGR1干预导致PFKL表达降低，并降低了肝细胞凋亡Ki67阳性细胞比例。

此外，肝癌治疗药物索拉非尼由于耐药性因素限制其疗效，研究人员通过体内外实验发现下调 EGR1联合索拉非尼作用在降低HCC肿瘤生长和改善索拉非尼治疗效果方面有较好的表现（图6）。

图6

02、编者点评

作为健康美丽产业CRO服务开拓者与引领者、斑马鱼生物技术应用企业，环特生物搭建了“斑马鱼、类器官、哺乳动物、人体”四位一体的综合技术服务体系，开展健康美丽CRO服务、科研服务、智慧实验室搭建三大业务。目前，环特科创事业部已研发出成熟的胆管类器官培养基，欢迎有需要的读者垂询 17364531293（微信同号）！

参考文献

[1] Sung H, Ferlay J, Siegel RL, Laversanne M, Soerjomataram I, Jemal A, et al. Global cancer statistics 2020: GLOBOCAN estimates of incidence and mortality worldwide for 36 cancers in 185 countries. CA Cancer J Clin. 2021; 71(3): 209–49.

[2] Brar G, Greten TF, Graubard BI, McNeel TS, Petrick JL, McGlynn KA, et al. Hepatocellular carcinoma survival by etiology: a SEER-medicare database analysis. Hepatol Commun. 2020; 4(10): 1541–51.

[3] Zhang H, Zhang W, Jiang L, Chen Y. Recent advances in systemic therapy for hepatocellular carcinoma. Biomark Res. 2022; 10(1): 3.

[4] Bradner JE, Hnisz D, Young RA. Transcriptional addiction in cancer. Cell. 2017; 168(4): 629–43.

[5] Bushweller JH. Targeting transcription factors in cancer — from undruggable to reality. Nat Rev Cancer. 2019; 19(11): 611–24.

[6] Vervoort SJ, Devlin JR, Kwiatkowski N, Teng M, Gray NS, Johnstone RW. Targeting transcription cycles in cancer. Nat Rev Cancer. 2022; 22(1): 5–24.

[7] Li TT, Liu MR, Pei DS. Friend or foe, the role of EGR-1 in cancer. Med Oncol. 2019;37(1):7.

[8] Wang B, Guo H, Yu H, Chen Y, Xu H, Zhao G. The role of the transcription factor EGR1 in cancer. Front Oncol. 2021; 11: 642547.

[9] Tang Q, Wang Q, Zhang Q, Lin SY, Zhu Y, Yang X, et al. Gene expression, regulation of DEN and HBx induced HCC mice models and comparisons of tumor, para-tumor and normal tissues. BMC Cancer. 2017; 17(1): 862.

[10] Li L, Chen J, Ge C, Zhao F, Chen T, Tian H, et al. CD24 isoform a promotes cell proliferation, migration and invasion and is downregulated by EGR1 in hepatocellular carcinoma. Onco Targets Ther. 2019; 12: 1705–16.

[11] Peng WX, Wan YY, Gong AH, Ge L, Jin J, Xu M, et al. Egr-1 regulates irradiation-induced autophagy through Atg4B to promote radioresistance in hepatocellular carcinoma cells. Oncogenesis. 2017; 6(1): e292.

[12] Bi JG, Zheng JF, Li Q, Bao SY, Yu XF, Xu P, et al. MicroRNA-181a-5p suppresses cell proliferation by targeting Egr1 and inhibiting Egr1/TGF-β/Smad pathway in hepatocellular carcinoma. Int J Biochem Cell Biol. 2019; 106: 107–16.

[13] Xiang QF, Zhan MX, Li Y, Liang H, Hu C, Huang YM, et al. Activation of MET promotes resistance to sorafenib in hepatocellular carcinoma cells via the AKT/ERK1/2-EGR1 pathway. Artif Cells Nanomed Biotechnol. 2019; 47(1): 83–9.

[14] Zhou L, Li J, Liu X, Tang Y, Li T, Deng H, et al. Dexmedetomidine promotes apoptosis and suppresses proliferation of hepatocellular carcinoma cells via microRNA-130a/EGR1 axis. Cell Death Discov. 2022; 8(1): 31.