【中国声音】吴哲褒教授团队揭示了TRIM21-ERK1/2促进垂体腺瘤增殖和耐药的作用机制，为肿瘤治疗提供新策略 - 脑医汇 - 神外资讯

2024年11月14日，上海交通大学医学院附属瑞金医院神经外科吴哲褒教授团队，今年继Nature Reviews Endocrinology（推荐阅读：《【中国声音】泌乳素腺瘤治疗策略的转变：外科作为一线治疗选择》）、Genome Medicine（推荐阅读：《【中国声音】上海交通大学医学院附属瑞金医院吴哲褒教授描绘垂体瘤免疫全景图并阐明巨噬细胞亚型及其功能》）、Neuro-Oncology（推荐阅读：【中国声音】吴哲褒教授团队揭示了HTR2B在无功能垂体腺瘤中的作用机制，为相关药物治疗提供了新的策略）、Endocrine Reviews（推荐阅读：《【中国声音】吴哲褒教授在美国内分泌协会会刊发表长文综述，论述内分泌相关生长抑素及其受体的结构和功能》）之后，又一篇力作，在神经肿瘤权威杂志《Neuro-Oncology》（IF：16.4/Q1）在线发表，题名为“TRIM21-mediated ubiquitination and phosphorylation of ERK1/2 promotes cell proliferation and drug resistance in pituitary adenomas”。

垂体腺瘤（pituitary adenomas, PAs）是一种常见的起源于垂体前叶神经内分泌细胞的颅内肿瘤，约占颅内原发性肿瘤的15%。药物作为一种主要的治疗方式，但是，其治疗靶点目前仅有多巴胺受体和生长抑素受体；另一方面，药物治疗具有耐药性。因此，临床上迫切需要发现新的靶点并改善药物治疗效果，提供新的治疗策略。

为了探究TRIM家族基因在垂体腺瘤增殖和药敏中的作用，我们针对大鼠垂体肿瘤细胞株构建了靶向TRIM家族基因的sgRNA文库（包含60个TRIM家族基因），通过体内外CRISPR筛选发现TRIM21的敲除可能抑制细胞生长及增强药物敏感性。后续，进一步通过垂体瘤细胞系MMQ和GH3进行体内外实验明确了TRIM21促进垂体腺瘤的增殖和耐药的作用。

机制上，通过RNA-seq、免疫印迹等实验发现TRIM21能够调控MAPK信号中ERK1/2的磷酸化，但对JNK、p38没有显著影响。后续，利用质谱实验发现TRIM21的潜在相互作用蛋白ERK1/2。进一步实验发现TRIM21催化ERK1/2发生K27连接的多泛素化修饰，增强ERK1/2与有丝分裂原活化蛋白激酶激酶1/2（MEK1/2）相互作用，促进ERK1/2激活导致细胞增殖和耐药。然而，过量TRIM21能够激活ERK1/2的负反馈，进而抑制p-ERK1/2和细胞增殖。

临床上，与正常垂体相比，泌乳素腺瘤（Prolactinomas）中TRIM21的表达上调。对54例泌乳素腺瘤进行测序分析，发现高表达TRIM21的泌乳素瘤中ERK1和ERK2信号级联显著上调。另外，与多巴胺敏感的泌乳素腺瘤相比，多巴胺耐药的泌乳素腺瘤中TRIM21和p-ERK显著更高。针对泌乳素腺瘤的免疫组化实验发现TRIM21与ERK1/2的磷酸化呈正相关。此外，我们建立了卡麦角林（Cabergoline，CAB）耐药的MMQ细胞，并发现与原始MMQ细胞相比，CAB耐药的MMQ细胞中TRIM21、p-ERK、p-RSK和p-ELK的蛋白水平显著上调。通过腺病毒降低TRIM21的表达能够抑制泌乳素原代细胞激素的产生并增强药物敏感性。这些数据表明，TRIM21可能是泌乳素腺瘤的潜在生物标志物和治疗靶点。

目前没有TRIM21相关抑制剂，为了寻找TRIM21潜在抑制剂用以治疗肿瘤，我们建立了Hibit-TRIM21-IRES-luciferase高通量筛选系统并选择了三个药物库（上市药物库：1913个化合物；天然产物库：2072个化合物；已知活性库补充库：3187个化合物，共计7212个化合物）进行药物筛选，发现多个潜在TRIM21抑制剂。为了明确候选药物抑制TRIM21蛋白水平的作用，我们在不同细胞株上进行实验，发现仅非美诺司他（Fimepinostat）和奎西诺司他（Quisinostat）能够在多个不同细胞中显著降低TRIM21和p-ERK蛋白水平。于此同时，非美诺司他和奎西诺司他不仅能够降低MMQ和GH3细胞中TRIM21和p-ERK蛋白水平，同时能够降低MMQ细胞中PRL蛋白水平和GH3细胞中GH蛋白水平。非美诺司他和奎西诺司他能够显著抑制细胞增殖并能够显著增强CAB对垂体腺瘤细胞的杀伤作用。TRIM21的缺失能够减弱非美诺司他和奎西诺司他对ERK1/2和细胞的抑制作用。

该研究揭示了TRIM21-ERK1/2促进垂体腺瘤增殖和耐药的作用和机制，并为肿瘤的治疗提供了一个潜在靶点和治疗新策略。

研究机制图

瑞金医院神经外科吴哲褒主任医师、薛礼副研究员为论文的共同通讯作者；瑞金医院神经外科刘衍挺医师、瑞金医院博士后刘芳为论文的共同第一作者。

共同通讯作者简介

吴哲褒主任医师

上海交通大学医学院附属瑞金医院

● 教授，博士生导师，瑞金医院垂体/泌乳素瘤诊治中心主任，神经外科副主任，中国脑垂体救助计划发起人，上海医师协会神经外科分会副会长

● 目前已获得包括7项国家自然科学基金在内的科研项目20余项，以第一完成人获中华医学科技奖二等奖一项，省部级科技二等奖一项，以第一申请人获得/申请国家发明专利4项

● 曾获“王忠诚中国神经外科医师年度奖”、浙江省卫生高层次创新人才和浙江省自然基金杰出青年、上海杰出青年医学人才、上海市优秀学术带头人和上海卫生健康领军人才

● 以通讯/第一作者在国际期刊发表SCI论文80余篇，总影响因子>400分，包括权威期刊Nature Reviews Endocrinology, Endocrine Reviews, Acta Neuropathologica, Nature Communications, Genome Medicine, Neurology, Autophagy, JCEM, Neuro-oncology, Journal of Neurosurgery等

薛礼副研究员

上海交通大学医学院附属瑞金医院

硕士生导师，上海交通大学医学院附属瑞金医院神经外科泌乳素中心；上海市海外高层次人才计划入选者，上海脑科学与类脑研究中心“求索杰出青年”计划入选者；研究方向：GPCR在垂体瘤等颅内肿瘤中多维度功能调控研究及创新药物靶点开发。

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