編者按
食管腺癌（EAC）作為全球七大常見癌癥之一，是一種極具侵襲性的惡性腫瘤，過去40年間在西方國家的發(fā)病率激增約700%，患者5年生存率僅20%。其發(fā)病與肥胖、胃食管反流病(GERD)和Barrett食管密切相關(guān)。SOX4作為SRY相關(guān)的HMG-box(Sox)家族轉(zhuǎn)錄因子，已被證實(shí)是一個(gè)潛在的促癌因子，在器官發(fā)育和祖細(xì)胞分化中起關(guān)鍵作用，但其在EAC中的具體作用和分子機(jī)制尚不明確。
8月26日，哥倫比亞大學(xué)醫(yī)學(xué)院、浙江大學(xué)遺傳學(xué)研究所及環(huán)特生物等研究團(tuán)隊(duì)在Cancer Letters（IF=10.1）發(fā)表最新研究，基于類器官模型等，首次揭示了SOX4通過直接調(diào)控SEMA3C表達(dá)，來促進(jìn)食管腺癌進(jìn)展的分子機(jī)制，證實(shí)SOX4-SEMA3C軸是EAC進(jìn)展的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)因素，不僅深化了對(duì)EAC發(fā)病機(jī)制的理解，也為EAC靶向治療提供了新的潛在靶點(diǎn)。
本研究中，研究人員基于類器官研究（你開學(xué)，我放價(jià)丨環(huán)特類器官試劑盒開學(xué)禮，請(qǐng)領(lǐng)取硬核福利！），揭示了SOX4在EAC中的關(guān)鍵作用及其分子機(jī)制，并進(jìn)一步證實(shí)了SEMA3C作為EAC治療靶點(diǎn)的潛力，為開發(fā)針對(duì)EAC的新療法提供了理論基礎(chǔ)。
01 研究亮點(diǎn)
通過類器官、細(xì)胞、小鼠模型等多層面驗(yàn)證了SOX4–SEMA3C軸的功能，首次揭示了SOX4–SEMA3C軸在EAC中的關(guān)鍵作用；
利用基因編輯技術(shù)及RNA-Seq和ChIP-Seq等多組學(xué)整合分析，證實(shí)SEMA3C是SOX4的直接靶點(diǎn)，明確了SOX4通過直接調(diào)控SEMA3C表達(dá)促進(jìn)腫瘤增殖、上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化(EMT) 和轉(zhuǎn)移的分子機(jī)制，揭示了新的信號(hào)通路；
利用TCGA數(shù)據(jù)、組織微陣列和患者來源類器官（PDO）驗(yàn)證表達(dá)與預(yù)后關(guān)系，臨床相關(guān)性高，并首次提出靶向SEMA3C或其受體NRP2/PLXND1可能成為EAC治療新策略。
02 主要研究成果
1. SOX4在EAC中高表達(dá)，且與不良預(yù)后相關(guān)
研究人員通過分析TCGA數(shù)據(jù)庫和106例EAC樣本的組織微陣列（TMA）發(fā)現(xiàn)，在EAC腫瘤組織中，SOX4表達(dá)顯著高于正常組織，且SOX4的表達(dá)水平與腫瘤分級(jí)、患者生存率負(fù)相關(guān)。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，93.4%的EAC腫瘤組織表達(dá)SOX4，而81.3%的癌旁正常組織幾乎不表達(dá)SOX4。此外，OE33、SK-GT-4等EAC細(xì)胞系中，SOX4表達(dá)顯著高于正常食管上皮細(xì)胞。因此，SOX4的高表達(dá)與EAC的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)。
圖1
2. SOX4促進(jìn)EAC細(xì)胞增殖、存活和上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化(EMT)
為了探究SOX4在EAC中的功能，研究人員利用shRNA技術(shù)在EAC細(xì)胞系OE33和SK-GT-4中進(jìn)行了SOX4敲低實(shí)驗(yàn)，隨后又利用基因編輯技術(shù)進(jìn)行了SOX4敲除實(shí)驗(yàn)。結(jié)果顯示，敲低或敲除SOX4顯著抑制EAC細(xì)胞增殖，腫瘤球形成能力和體內(nèi)成瘤能力下降，并誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。SOX4過表達(dá)時(shí)，腫瘤球的數(shù)量和大小均增加。這些結(jié)果證實(shí)了SOX4對(duì)EAC細(xì)胞的增殖和存活至關(guān)重要。
圖2
轉(zhuǎn)化生長因子β（GF-β）已被證實(shí)可以誘導(dǎo)乳腺癌細(xì)胞中SOX4的表達(dá)，促進(jìn)EMT的發(fā)生。為了探究SOX4在EAC中也可誘導(dǎo)EMT，研究人員進(jìn)行了直接驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)SOX4過表達(dá)會(huì)促進(jìn)上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化（EMT），而抑制SOX4則能逆轉(zhuǎn)這一過程。結(jié)果顯示，在OE33細(xì)胞中過表達(dá)SOX4，E-cadherin下調(diào)、N-cadherin和Vimentin上調(diào)；而在SK-GT-4細(xì)胞中敲低SOX4，導(dǎo)致N-cadherin和Vimentin均下調(diào)。
尾靜脈注射SK-GT-4細(xì)胞實(shí)驗(yàn)表明，敲低SOX4顯著抑制了肺轉(zhuǎn)移結(jié)節(jié)的形成，降低了EAC細(xì)胞的肺轉(zhuǎn)移能力。這些結(jié)果充分證實(shí)了SOX4在EAC中能促進(jìn)上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化(EMT)并增強(qiáng)惡性進(jìn)展。
圖3
3. SOX4直接轉(zhuǎn)錄調(diào)控SEMA3C
接著，研究人員通過RNA-Seq和ChIP-Seq聯(lián)合分析，篩選出45個(gè)SOX4直接靶基因，發(fā)現(xiàn)敲低INPP5D、GIT1、CYP27A1 和 SEMA3C這4個(gè)基因，能顯著抑制EAC細(xì)胞生長，其中，SEMA3C（Semaphorin 3C）是最具功能潛力的候選基因。SEMA3C的表達(dá)在SOX4敲低后下降最為明顯，且其在EAC組織和細(xì)胞系中也高表達(dá)，與患者不良預(yù)后相關(guān)。
ChIP-PCR和熒光素酶報(bào)告實(shí)驗(yàn)證實(shí)，SOX4直接結(jié)合SEMA3C啟動(dòng)子區(qū)域，并激活其轉(zhuǎn)錄。免疫熒光染色進(jìn)一步證實(shí)，SOX4與SEMA3C在EAC組織和單細(xì)胞水平上共表達(dá)。這些結(jié)果表明，SOX4調(diào)節(jié)EAC細(xì)胞中SEMA3C的轉(zhuǎn)錄。
圖4
4. SEMA3C能促進(jìn)EAC進(jìn)展
本研究中，研究人員在OE33和SK-GT-4細(xì)胞中使用ShRNA敲低SEMA3C，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，敲低SEMA3C可顯著抑制EAC細(xì)胞的增殖、腫瘤球形成和體內(nèi)腫瘤生長，并逆轉(zhuǎn)EMT表型，表現(xiàn)為N-cadherin和Vimentin下調(diào)。反之，在OE33細(xì)胞中過表達(dá)SEMA3C，導(dǎo)致N-cadherin和Vimentin升高，E-cadherin降低。因此，SEMA3C對(duì)EAC細(xì)胞的生長、存活和EMT過程是必需的。
在OE33和SK-GT-4細(xì)胞中，NRP2和PLXND1受體表達(dá)水平較高。利用SiRNA敲低NRP2和PLXND1，結(jié)果顯示，NRP2和PLXND1的敲低均能顯著抑制OE33和SK-GT-4細(xì)胞的生長，并誘導(dǎo)SK-GT-4細(xì)胞中Vimentin和N-cadherin的表達(dá)降低。因此，SEMA3C通過其受體NRP2和PLXND1，在EAC中發(fā)揮促生長和促EMT的作用。此外，研究人員也探究發(fā)現(xiàn)，使用SEMA3C特異性反義寡核苷酸（ASO），可有效抑制EAC細(xì)胞增殖，這顯示了其作為治療靶點(diǎn)的潛力。
圖5
5. SOX4通過SEMA3C促進(jìn)EAC進(jìn)展及上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化（EMT）
在患者來源的類器官(PDO)模型中，SOX4和SEMA3C均高表達(dá)。研究人員在類器官模型中敲低SOX4，類器官數(shù)量和大小顯著減少；在OE33細(xì)胞中過表達(dá)SOX4，確認(rèn)其能顯著上調(diào)SEMA3C的轉(zhuǎn)錄水平。
為了確認(rèn)SEMA3C是SOX4發(fā)揮作用的關(guān)鍵下游因子，研究人員在SOX4敲低的EAC細(xì)胞中過表達(dá)SEMA3C。結(jié)果顯示，在OE33細(xì)胞中，過表達(dá)SEMA3C可部分挽救SOX4缺失導(dǎo)致的細(xì)胞增殖和EMT表型逆轉(zhuǎn)。因此，SEMA3C是SOX4在EAC中發(fā)揮促生長和促EMT功能的一個(gè)重要下游效應(yīng)分子。
這些結(jié)果表明，SOX4-SEMA3C軸是EAC進(jìn)展的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)因素，SOX4在EAC中高表達(dá)，并通過直接上調(diào)其下游靶基因SEMA3C的轉(zhuǎn)錄，來促進(jìn)EAC的生長、上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化(EMT)和轉(zhuǎn)移，而且，SOX4、SEMA3C及其受體NRP2、PLXND1均為潛在的治療靶點(diǎn)。
圖6
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03 編者點(diǎn)評(píng)
本研究首次系統(tǒng)揭示了SOX4-SEMA3C信號(hào)軸在EAC進(jìn)展中的關(guān)鍵作用，發(fā)現(xiàn)SOX4通過直接轉(zhuǎn)錄激活SEMA3C表達(dá)，進(jìn)而促進(jìn)EAC細(xì)胞增殖、存活、EMT和轉(zhuǎn)移，并強(qiáng)調(diào)了SEMA3C作為EAC治療靶點(diǎn)的潛力，不僅深化了對(duì)EAC發(fā)病機(jī)制的理解，也為開發(fā)針對(duì)EAC的新療法提供了理論基礎(chǔ)。
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參考文獻(xiàn)：
Tala Fnu, et al. The SOX4-Semaphorin3C axis promotes esophageal adenocarcinoma progression. Cancer Letters. 2025. DOI: 10.1016/j.canlet.2025.218005
Cancer Letters丨類器官模型證實(shí)SOX4-SEMA3C軸是食管腺癌進(jìn)展的“加速器”！