Adv?Sci｜劉然義團隊發現結直腸癌轉移抑制因子HOXD4并揭示其作用機制

結直腸癌是消化系統中最常見的惡性腫瘤之一。根據世界衛生組織的數據，2022年全球新發結直腸癌病例超過190萬例，導致約90.4萬人死亡。隨著臨床診療水平的提升，過去幾十年間結直腸癌患者的總體生存率顯著改善。然而，遠處轉移仍是預后不良的主要因素，超過50%的結直腸癌患者最終會發生肝轉移，這些轉移病例占所有結直腸癌相關死亡病例的三分之二以上。因此，闡明驅動結直腸癌遠處轉移的關鍵分子機制，是當前腫瘤研究的重要方向。

近日，中山大學腫瘤防治中心劉然義團隊在Advanced Science發表題為Genome-WideIn VivoRNAi ScreeningIdentifies HOXD4 as a Tumor Metastasis Suppressor in Colorectal Cancer的研究論文。在該研究中，研究人員建立了一套基于全基因組shRNA文庫的體內篩選體系，用于快速、高效地鑒定結直腸癌轉移抑制因子，并成功篩選出6個潛在轉移抑制因子。其中，HOXD4敲低后表現出最顯著的促轉移表型，被選作深入研究對象。研究發現，HOXD4是通過直接結合FOXQ1啟動子并抑制其轉錄，從而抑制上皮-間質轉化（EMT）及結直腸癌細胞轉移。這項研究不僅建立了篩選腫瘤轉移抑制因子的有效平臺，也揭示了HOXD4是調控FOXQ1-EMT軸的重要轉錄抑制因子，為結直腸癌轉移機制研究及潛在治療策略提供了新的理論依據。

為篩選潛在的腫瘤轉移抑制因子，研究人員將感染全基因組shRNA文庫的HCT116細胞經脾臟注射至裸鼠體內，建立了全基因組體內功能篩選模型。篩選得到的6個候選轉移抑制因子中，HOXD4敲低后表現出最顯著的促轉移效應，因此被選作后續研究對象。為了進一步評估HOXD4的臨床意義，研究人員在包含164例結直腸癌患者組織標本的獨立隊列中進行了免疫組化分析。結果顯示，與癌旁正常組織相比，腫瘤組織中HOXD4蛋白表達顯著下調，其低表達與腫瘤侵襲性特征密切相關。功能實驗進一步表明，HOXD4缺失可增強HCT116細胞的遷移、侵襲與腫瘤球形成；相反，在SW620細胞中過表達HOXD4則能夠明顯抑制上述惡性表型。同時，HOXD4缺失促使細胞獲得更加明顯的間充質特征，間充質標志物Vimentin表達升高；而HOXD4過表達則使SW620細胞恢復更加明顯的上皮樣形態，并伴隨Vimentin表達下降，提示HOXD4能夠抑制EMT進程。

為解析其分子機制，研究人員開展了ChIP-seq分析。結果顯示，HOXD4主要富集于基因啟動子區域，Motif富集分析提示其最可能識別的核心結合序列為5′-SAMAGAAA-3′。進一步結合ChIP、啟動子熒光素酶報告實驗、qRT-PCR及Western blot分析證實，HOXD4能夠直接結合FOXQ1啟動子，其結合區域位于轉錄起始位點上游?153至?92 bp，并在轉錄水平抑制FOXQ1表達。鑒于FOXQ1是驅動EMT及腫瘤轉移的重要轉錄因子，上述結果表明，HOXD4通過直接抑制FOXQ1轉錄，從而阻遏EMT進程。臨床樣本免疫組化進一步證實HOXD4與FOXQ1表達呈顯著負相關，挽救實驗也證實HOXD4的抑轉移作用主要依賴于FOXQ1。

本研究系統證實HOXD4是一種結直腸癌轉移抑制因子。HOXD4不僅能夠顯著抑制結直腸癌細胞的遷移、侵襲及腫瘤球形成能力，還能夠顯著抑制裸鼠模型中的肝、肺轉移。同時，HOXD4在臨床結直腸癌組織中普遍低表達，其表達降低與腫瘤浸潤、淋巴結轉移、遠處轉移及患者不良預后密切相關。機制研究進一步揭示了HOXD4→FOXQ1→Vimentin→EMT這一新的轉錄調控軸，加深了對結直腸癌轉移分子機制的認識，也提示HOXD4具有作為預后生物標志物和潛在治療靶點的應用前景。未來，恢復HOXD4功能或靶向抑制FOXQ1等下游效應分子的策略，有望為轉移性結直腸癌的精準治療提供新的研究思路和潛在干預方向。

原文鏈接：https://doi.org/10.1002/advs.202520829

制版人：十一

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