撰文 | 苗馨芳 责编 | 周叶斌
神经母细胞瘤是婴儿中最常见的实体肿瘤，甚至占所有儿童癌症相关死亡的15%。超过50%的高危神经母细胞瘤会复发，因此，迫切需要开发新的药物靶点和治疗途径。在神经母细胞瘤中染色体17q上的基因增益，包括IGF2BP1，以及染色体2p上的MYCN扩增与不良预后相关。最近的临床前证据表明在癌症治疗中直接和间接靶向IGF2BP1和MYCN是可行的。IGF2BP1是一种胚胎肿瘤相关的RNA结合蛋白，已报道在神经母细胞瘤中存在基因增益，并且可能与MYCN相关。IGF2BP1在癌症中的主要功能通常是通过miRNA和3'UTR依赖性稳定mRNA,这导致了LIN28B、MYC和E2F1等致癌因子的高表达。IGF2BP1在高风险的临床神经母细胞瘤分组中上调表达,且在几种癌症中是新表达的，并且与预后差、疾病进展和转移有着密切的关联。然而，目前尚不清楚IGF2BP1是否是人类癌症中的一个癌基因，它如何与MYCN在神经母细胞瘤中发生协同作用，以及针对IGF2BP1的靶向治疗是否具有治疗效益。近日，Stefan Hüttelmaier 团队在 Molecular Cancer 上发表了题为 IGF2BP1 induces neuroblastoma via a druggable feedforward loop with MYCN promoting 17q oncogene expression 的文章，揭示了一个新颖的、可靶向的神经母细胞瘤致癌基因回路，其中MYCN和IGF2BP1在转录后/转录水平上存在强大的协同作用。MYCN/IGF2BP1的前馈调控促进了一个潜藏着高度治疗潜力的致癌基因风暴，可以通过联合靶向抑制IGF2BP1、MYCN表达以及MYCN/IGF2BP1效应因子，如BIRC5来实现。
首先，研究人员通过分析100个肿瘤样本的基因表达和基因组异常，发现17q染色体上富集了MYCN扩增神经母细胞瘤的关键基因，其中IGF2BP1是排序最靠前的候选基因。不平衡的17q与较差的生存预后相关，并且与MYCN扩增同时存在时预后更差。IGF2BP1与MYCN的表达强烈关联，特别在MYCN扩增、不平衡17q、分级为INSS-4和死亡患者中显著增加。通过实验证实，IGF2BP1和MYCN的共同表达增强了致癌基因的表达，缩短了疾病潜伏期并降低了存活概率。
不平衡的17q染色体上调MNA神经母细胞瘤的关键基因，并提示疾病预后不良其次，研究表明在神经母细胞瘤细胞模型中，IGF2BP1调控MYCN的表达。实验发现，IGF2BP1与MYCN 3'UTR相关。IGF2BP1的缺失显著降低了三种神经母细胞瘤细胞系中MYCN蛋白和mRNA的表达，并且敲除IGF2BP1减少了MYCN mRNA在BE(2)-C（其中一种神经母细胞瘤细胞系）中的半衰期。另外通过实验证实了IGF2BP1与验证的靶向mRNA E2F1以及MYCN转录的关联。IGF2BP1与MYCN 3'UTR的关联提示了BTYNB可以通过干扰IGF2BP1-mRNA结合来调控MYCN的表达。此外，研究表明IGF2BP1的缺失增加了AGO2与MYCN mRNA的结合。在神经母细胞瘤细胞模型中，IGF2BP1通过miRNA依赖性调控MYCN的机制。IGF2BP1还通过与m6A修饰有关的METTL3/14复合物增强了一些靶向mRNA（如MYC和E2F1）的稳定作用，但在MYCN的表达中，IGF2BP1主要依赖于3'UTR、miRNA和BTYNB，而独立于m6A修饰。
IGF2BP1促进MYCN的表达依赖于3'UTR、miRNA和BTYNB以上结果表明，IGF2BP1是神经母细胞瘤的新的驱动因子。通过IGF2BP1的敲除或使用BTYNB抑制剂，可以减少神经母细胞瘤的生长和抗无基质附着的能力，并且稍微增加凋亡。在异种移植模型中，IGF2BP1的敲除或BTYNB预处理都能够影响肿瘤的植入和生长，并降低MYCN的表达。尽管BTYNB在体内的药效较弱，但通过肿瘤内注射的方式可以显著抑制肿瘤的生长，这表明IGF2BP1具有很强的治疗潜力，BTYNB具有作为治疗药物的前景。
IGF2BP1的敲除和BTYNB的抑制剂能够降低异种移植瘤的生长另外，研究发现MYC可以促进IGF2BP1的转录，而MYCN与IGF2BP1在神经母细胞瘤中的表达强相关。MYCN的敲除降低了IGF2BP1的表达水平和转录合成，表明MYCN驱动IGF2BP1的转录并存在MYCN/IGF2BP1的正向调控关系。通过使用四种溴结构域抑制剂（BRDi：Mivebresib, ARV-771, CPI-0610, INCB-057643）来靶向MYCN，发现MYCN扩增细胞中的IGF2BP1和MYCN表达明显下调，其中Mivebresib的下调效果最为显著。通过IGF2BP1的敲除实验证明，IGF2BP1的存在会改变对BRDi的敏感性，并且在MYCN扩增神经母细胞瘤中，IGF2BP1抑制剂BTNYB与BRDi的联合治疗具有显著的协同效应。这表明联合使用BRDi和IGF2BP1抑制剂对MYCN扩增神经母细胞瘤中的MYCN/IGF2BP1具有有效的靶向治疗潜力。
BRD抑制剂可抑制由MYCN驱动的IGF2BP1表达MYCN/IGF2BP1的调控可能会影响多个效应因子，包括17q染色体上的致癌基因。通过实验证实，MYCN/IGF2BP1对BIRC5基因的表达具有调控作用。研究结果表明，通过调节转录和转录后水平，MYCN/IGF2BP1在神经母细胞瘤中协同上调了17q位点上的致癌基因BIRC5。此外，IGF2BP1抑制也增强了与BIRC5相关的治疗药物YM-155的效果。这表明IGF2BP1在神经母细胞瘤中是一个潜在的可靶向的致癌基因，并且与MYCN的前后调控循环相互作用，进一步促进了17q-位点上的致癌基因的上调。
MYCN/IGF2BP1的前馈调控促进了位于17q染色体上可靶向治疗的致癌基因的表达此外，在神经母细胞瘤中，IGF2BP1是一个强烈的致癌驱动因子，它促进了MYCN蛋白的稳定性。通过建立转基因LSL-IGF2BP1-IRES-iRFP小鼠模型，研究人员发现IGF2BP1的过表达导致肾上腺和周围神经组织中肿瘤的形成。与MYCN共同表达的LSL-IGF2BP1/MYCN小鼠显示出更高的肿瘤发生率和肿瘤负担。IGF2BP1通过调节MYCN蛋白的稳定性发挥其致癌作用，而不仅仅是通过改变MYCN的mRNA水平，涉及到了IGF2BP1对AURKA、PLK1和CDK1等稳定因子的调控。
IGF2BP1在神经母细胞瘤中诱导肿瘤形成，并促进MYCN的表达，同时稳定MYCN蛋白的水平。在转基因小鼠模型中，IGF2BP1与MYCN相互作用，呈现协同效应，进一步增强了神经母细胞瘤的发生。最后，研究人员使用小鼠样本进行了基因组分析，发现IGF2BP1诱导的神经母细胞瘤具有2p/17q染色体异常。在瘤样（TI）样本中观察到显著的染色体缺失，特别是在4号、6号、9号、14号和16号染色体，以及在11号染色体（Igf2bp1）和12号染色体（Mycn）的显著增益。GSEA分析显示，在TI和TIM样本中，与促增殖相关的基因集上调，而与抑癌相关的基因集下调。此外，与MYCN/Mycn表达显著升高相关的典型MYC/N驱动基因表达也被发现上调。基因表达的相似性分析表明，在TI和TIM样本之间存在较强的一致性。进一步的GSEA分析揭示了与儿童癌症和MYC/N驱动基因表达特征相关的基因集的上调和下调。此外，肿瘤样本中观察到对TCF21的下调、miR-17/92簇的上调以及let-7 miRNA家族的下调。这些发现揭示了IGF2BP1在神经母细胞瘤中的作用，包括对染色体异常的贡献、促进细胞增殖和抑制肿瘤抑制基因的表达。
由IGF2BP1诱导的小鼠神经母细胞瘤包含了在人类高风险疾病中观察到的同源染色体异常和基因表达谱。综上所述，文章首次提供了IGF2BP1是一个强有力且可用药的17q染色体癌基因的证据。研究揭示了通过BTYNB这种小分子破坏IGF2BP1-RNA结合可以阻断癌基因风暴，并在与BRD抑制剂（尤其是Mivebresib）以及针对MYCN/IGF2BP1驱动的癌基因如BIRC5的抑制剂的联合治疗中提供益处。未来的研究需要进一步提高IGF2BP1抑制剂的效力和药理特性，以有效地破坏IGF2BP1依赖的癌基因增强。BTYNB似乎是这些努力的一个有希望的起点。这里提供的小鼠模型将加速评估改进的IGF2BP1抑制剂并为确定其他IGF2BP1驱动的致癌因子提供宝贵资源，以进行联合抗癌治疗。撰文
责编
制作
排版 | 车洁 校对 | uu
延伸阅读
研究发现高危神经母细胞瘤亚型的核心转路因子成员
高危神经母细胞瘤的潜在新靶点被发现！
*本文由深圳市拾玉儿童公益基金会“儿童肿瘤前沿”团队编译或约稿，文中图表均源引自文献原文。本文著作权归文章作者所有，欢迎个人转发分享，未经允许禁止转载，作者拥有所有法定权利，违者必究。如需转载，请留言或联系[email protected]。本文旨在分享儿童肿瘤科研前沿成果，不是治疗方案推荐。如需获得疾病治疗方案指导，请前往正规医院就诊。
▼滑动查看更多▼
Background: Neuroblastoma is the most common solid tumor in infants accounting for approximately 15% of all cancer-related deaths. Over 50% of high-risk neuroblastoma relapse, emphasizing the need of novel drug targets and therapeutic strategies. In neuroblastoma, chromosomal gains at chromosome 17q, including IGF2BP1, and MYCN amplification at chromosome 2p are associated with adverse outcome. Recent, pre-clinical evidence indicates the feasibility of direct and indirect targeting of IGF2BP1 and MYCN in cancer treatment.Methods: Candidate oncogenes on 17q were identified by profiling the transcriptomic/genomic landscape of 100 human neuroblastoma samples and public gene essentiality data. Molecular mechanisms and gene expression profiles underlying the oncogenic and therapeutic target potential of the 17q oncogene IGF2BP1 and its cross-talk with MYCN were characterized and validated in human neuroblastoma cells, xenografts and PDX as well as novel IGF2BP1/MYCN transgene mouse models.Results: We reveal a novel, druggable feedforward loop of IGF2BP1 (17q) and MYCN (2p) in high-risk neuroblastoma. This promotes 2p/17q chromosomal gains and unleashes an oncogene storm resulting in fostered expression of 17q oncogenes like BIRC5 (survivin). Conditional, sympatho-adrenal transgene expression of IGF2BP1 induces neuroblastoma at a 100% incidence. IGF2BP1-driven malignancies are reminiscent to human high-risk neuroblastoma, including 2p/17q-syntenic chromosomal gains and upregulation of Mycn, Birc5, as well as key neuroblastoma circuit factors like Phox2b. Co-expression of IGF2BP1/MYCN reduces disease latency and survival probability by fostering oncogene expression. Combined inhibition of IGF2BP1 by BTYNB, MYCN by BRD inhibitors or BIRC5 by YM-155 is beneficial in vitro and, for BTYNB, also.Conclusion: We reveal a novel, druggable neuroblastoma oncogene circuit settling on strong, transcriptional/post-transcriptional synergy of MYCN and IGF2BP1. MYCN/IGF2BP1 feedforward regulation promotes an oncogene storm harboring high therapeutic potential for combined, targeted inhibition of IGF2BP1, MYCN expression and MYCN/IGF2BP1-effectors like BIRC5.Keywords: 17q gain; BIRC5 (survivin); BTYNB; IGF2BP1; MYCN; Mivebresib; Neuroblastoma; PDX; RNA-binding protein (RBP); Transgenic mouse model; YM-155.DOI:10.1186/s12943-023-01792-0
学术经纬约 8 分钟