Impact factor: 11.4（2024）

Published online：2024-8-1 

研究背景

非小细胞肺癌（Non-small cell lung cancer, NSCLC）是全球范围内发病率和死亡率最高的肿瘤之一，病人晚期预后较差。探索NSCLC的新治疗靶点和深入理解其发病机制对于改善患者预后至关重要。

纤维蛋白原样蛋白1（Fibrinogen-like protein 1, FGL1）是一种在多种肿瘤（包括结直肠癌、肝细胞癌和头颈鳞癌等）中异常表达的蛋白质，促进肿瘤进展，如上皮-间质转化、增殖和药物抗性等方面。

此外，KDM4A（Lysine-specific demethylase 4A）作为一种组蛋白去甲基化酶，也在肿瘤发展（胃癌、肝癌）和治疗反应中起着重要作用，但其在NSCLC中的具体作用尚不清楚。

本文揭示了FGL1在NSCLC发展中的作用及其调控机制，特别是KDM4A和Stat3如何通过转录机制影响FGL1的表达，不仅为理解NSCLC的发病机制提供了新的视角，也为开发新的治疗策略和生物标志物提供了重要线索。

研究结果

1.FGL1表达升高与NSCLC患者的不良预后相关 

作者通过分析TCGA和GEPIA数据库，发现NSCLC中FGL1的表达在肿瘤组织中显著高于正常组织（图A-D）。此外，高FGL1表达与肺癌患者的较差生存率相关（图E-F）。组织微阵列分析也证实了这些发现，显示FGL1在癌症组织中的表达更高，表明FGL1表达增高与NSCLC患者预后不良相关（图G-I）。

2.FGL1低表达抑制NSCLC细胞增殖和转移 

作者使用两种人NSCLC细胞株（A549和H1975细胞），转染shRNA慢病毒载体建⽴FGL1沉默细胞株（图A）。通过MTS实验和平板克隆形成实验评估FGL1对NSCLC细胞增殖能⼒的影响。结果表明抑制FGL1表达可减少克隆形成并显著抑制细胞增殖能⼒（图B-E）。Transwell实验结果显示，抑制FGL1表达可抑制细胞迁移和侵袭（图F-G）。 

为了探索FGL1的体内作用，作者使用FGL1敲低的A549细胞构建细胞异种移植（Cell line-derived xenograft, CDX）模型。结果表明，与对照组相比，FGL1敲低显著抑制了肿瘤生长（图H-L）。因此，FGL1可以通过增强肿瘤细胞增殖和转移来促进NSCLC进展。

3.Stat3 通过转录调控上调 FGL1 表达 

作者使用SingaLink和hTFtarget 数据库预测FGL1的转录因子并通过Timer 2.0分析预测结果，发现Stat3为调节NSCLC基因转录的重要因子，与FGL1表达呈正相关（图A,B）。A549和H1975细胞中Stat3的敲低降低了FGL1的蛋⽩质和mRNA⽔平（图C-F）；Stat3表达的上调增加了FGL1的蛋⽩质和mRNA表达⽔平且Stat3的表达增加与NSCLC患者的不良预后相关（图G-J）。 

为进一步验证，作者对A549和H1975细胞进行了Stat3梯度过表达，结果表明，Stat3表达的增加与FGL1启动子活性呈正相关（图K-L）。利用JASPAR数据库预测转录因子结合位点，在FGL1启动子上确定了3个区域为Stat3的结合位点(图M )，并通过ChIP实验验证了Stat3与3个区域的相互作用 (图N)。这些结果表明Stat3 通过影响转录上调FGL1表达，从而促进NSCLC⽣长和转移。

4.KDM4A 增强 Stat3 的转录活性并上调 FGL1 表达 

为探索增强FGL1启动子活性的潜在因子，作者在A549细胞中过表达Stat3和多种影响转录活性的辅助结合因子。荧光素酶实验结果表明，当Stat3过表达时，KDM4A增强FGL1启动子活性的效果最为明显（图A）。Co-IP实验表明KDM4A和Stat3具有相互作用（图B-E）。

A549和H1975细胞中沉默KDM4A 会降低 FGL1 的 mRNA 和蛋⽩质⽔平（图 F-I）。相反，KDM4A 过表达会增加 FGL1 的 mRNA 和蛋⽩质⽔平（图J-M）。这些结果表明 KDM4A 与 Stat3相互作用进⾏转录调控，从而增强 FGL1 启动子活性并上调 FGL1 表达。

5.KDM4A 使H3K9me3去甲基化并上调 Stat3 的转录活性 

作者进一步研究KDM4A对FGL1启动子活性的调节是否需要去甲基酶活性。结果表明，与KDM4A wt介导的FGL1启动子活性增强相比，KDM4A MT（H188A突变，去甲基化酶活性功能缺失突变）对FGL1启动子活性影响较小（图A-B）。敲低KDM4A可以降低FGL1 表达，过表达KDM4A可以恢复FGL1的表达，而过表达KDM4A突变体无法恢复FGL1表达（图CD）。这些结果表明 KDM4A通过去甲基酶活性调节 FGL1 表达。 

同时，作者验证了 FGL1 启动子上的组蛋白修饰，发现KDM4A 过表达降低了 FGL1 启动子上的H3K9me3（组蛋白H3第9位赖氨酸的三甲基化，可调控基因表达）水平，而 KDM4A 敲低则增加了H3K9me3水平，这表明KDM4A能够去除H3K9me3的甲基化标记，从而调节基因的转录活性,上调FGL1表达（E-G）。

6.KDM4A通过上调FGL1部分促进NSCLC增殖和转移 

作者发现肺腺癌患者中KDM4A的高表达与预后不良相关。在NSCLC细胞中敲低KDM4A可以抑制细胞增殖、迁移和侵袭。相反，在NSCLC细胞中过表达KDM4A可以促进细胞增殖、迁移和侵袭。敲低FGL1部分逆转了KDM4A对NSCLC细胞增殖、迁移和侵袭的促进作用(图A-F )。这些结果表明，KDM4A促进NSCLC细胞增殖、迁移和侵袭的作用部分是通过上调FGL1的表达实现的。

为了探究KDM4A的体内作用，作者通过注射LLC细胞（鼠源性肺癌细胞系）建立细胞移植模型（Syngenic），7天后将荷瘤小鼠分为四组，KDM4A抑制剂（QC6352，10mg/kg，4天1次，腹腔注射）、FGL1 mAb（10mg/kg，1天1次，腹腔注射）进行单药或联合使用，治疗21天后处死小鼠（图A）。结果证实QC6352单独应用可显著抑制肿瘤⽣长，与FGL1 mAb联合应用对肿瘤的抑制作用更为明显（图B-E）。此外，⼩鼠对联合治疗表现出良好的耐受性，体重⽆明显变化（图F），表明KDM4A在NSCLC中通过上调FGL1来促进肿瘤的增殖和转移。

7.FGL1可用于监测NSCLC患者疾病进展 

作者从65名局部晚期或转移性NSCLC患者中收集了外周血样本，并在治疗过程中监测了他们的循环肿瘤细胞（CTCs）中FGL1的表达。结果发现，与治疗前相比，非进展性疾病患者的CTCs上FGL1表达显著下降，而进展性疾病患者（PD）的FGL1表达则显著上升。此外，随着治疗的进行，非PD组患者的FGL1表达水平逐渐降低，而PD组患者的FGL1水平则随疾病进展而增加。这些结果表明，FGL1的表达水平与NSCLC患者的预后密切相关，并且可能作为预测疾病进展的生物标志物（图A-F）。

结论

本研究发现FGL1表达的调控机制：KDM4A通过去除H3K9me3的甲基化标记，增强Stat3的转录活性，Stat3作为转录因子，进一步激活FGL1的转录。FGL1的表达增加与NSCLC细胞的增殖、迁移和侵袭能力增强有关。通过监测循环肿瘤细胞（CTCs）上FGL1的表达变化，可以作为预测NSCLC患者治疗反应的潜在生物标志物。因此，FGL1不仅在NSCLC的发展中起着重要作用，而且可能成为未来治疗策略的靶点，为NSCLC的个性化治疗提供了新的方向。 

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南昌乐悠生物科技有限公司是一家专业从事肿瘤动物模型构建及抗癌新药临床前药效评价的国家高新技术企业，已经为包括小分子靶向药、大分子靶向药（包括ADC）、溶瘤病毒、细胞药物（TIL、γδT）等多种抗癌新药研发提供了有力的支持，其中部分药物已经进入临床试验申请(IND)阶段。 

参考文献：

Liu, T. Y., Yan, J. S., Li, X., Xu, L., Hao, J. L., Zhao, S. Y., Hu, Q. L., Na, F. J., Li, H. M., Zhao, Y., & Zhao, M. F. (2024). FGL1: a novel biomarker and target for non-small cell lung cancer, promoting tumor progression and metastasis through KDM4A/STAT3 transcription mechanism. Journal of experimental & clinical cancer research : CR, 43(1), 213.