c-Met信號通道參與HGF誘導不同基因型非小細胞肺癌細胞株對吉非替尼耐藥

玄香蘭 安昌善 周彩存

吉非替尼是表皮生長因子受體酪氨酸激酶抑制劑（epidermal growth factor receptor-tyrosine kinase inhibitor,EGFR-TKI），是目前最常用的治療非小細胞肺癌（nonsmall cell lung cancer, NSCLC）的分子靶向藥物。由于吉非替尼對特殊患者的選擇性，僅部分NSCLC患者對吉非替尼有效，存在原發或獲得耐藥，這種耐藥機制不十分明確。新近研究[1,2]顯示，肝細胞生長因子（hepatocyte growth factor, HGF）及其受體MET參與NSCLC細胞對吉非替尼耐藥。本研究選擇NSCLC細胞EGFR突變型PC-9、PC9/R和EGFR野生型H292、A549，用HGF誘導這4株細胞，應用MTT法檢測細胞增殖，Annexin V-FITC法檢測細胞凋亡，利用蛋白質免疫印跡技術檢測c-Met及下游通道蛋白的表達，驗證c-Met及下游信號通道參與HGF誘導不同基因型NSCLC細胞株對吉非替尼耐藥。

1 材料與方法

1.1 材料 人NSCLC細胞株PC9（EGFR突變型，敏感株）、H292（EGFR野生型，敏感株）、PC9/R（EGFR突變型，獲得性耐藥株）、A549（EGFR野生型，原發性耐藥株）均由上海市肺科醫院中心實驗室提供；吉非替尼原料購自濟南匯豐達化工有限公司；HGF購自Humanzyme；MTT粉購自AMRESCO；FITC Annexin V Apoptosis Detection Kit 1購自美國BD；兔抗人p-Met（Tyr1349, 145 kDa）、c-Met（190/56 kDa），p-Akt（Ser473, 60 kDa）、Akt（59 kDa），Erk1（44 kDa），p-Stat3（Ser727, 92 kDa）、Stat3（92 kDa），GAPDH（35 kDa）購自EPITOMICS，p-Erk1/2（Tyr202/Y204, 42/44 kDa）購自CST，辣根過氧化物酶標記的羊抗兔二抗購自JECTION；NC膜購自Whatman；ECL化學發光試劑購自Thermo。

1.2 細胞培養 分別將PC9、H292、PC9/R、A549細胞常規培養于含10%新生牛血清的DMEM培養液中，置于5%CO2、37oC恒溫細胞培養箱中培養，每3-4天換液傳代1次。

1.3 MTT法檢測細胞增殖 取對數生長期的細胞用胰酶消化，每100 μL含細胞數為5×103個的細胞懸液接種于96孔板。細胞貼壁后，每孔內加入干預藥物及細胞因子。72 h后，每孔內加入20 μL MTT（5 mg/mL），放入細胞培養箱中孵育。4 h后，1,200 rpm、10 min離心，棄上清液，每孔加入200 μL DMSO，搖床上混勻約30 min至結晶完全溶解，用酶標儀測量波長530 nm時OD值。細胞存活率=（實驗組平均OD值-空白組平均OD值）/（對照組平均OD值-空白組平均OD值）×100%。實驗重復3次，用細胞存活率做出量效曲線。

1.4 流式細胞儀檢測細胞凋亡 取1×105個對數生長期細胞接種于6孔板，培養24 h。貼壁后棄原培養液，給予相應藥物及細胞因子處理。72 h后，胰酶消化并收集全部細胞到5 mL試管，1,500 rpm、5 min，離心去上清液，生理鹽水洗滌1次。加入1×Binding Buffer調整細胞濃度為1×106個/mL，取100 μL（1×105個細胞）到新的5 mL試管。各管內加入5 μL FITC和5 μL PI，室溫、避光15 min。上機前加入400 μL 1×Binding Buffer，1 h前進行檢測。實驗重復3次。

1.5 免疫印跡法檢測蛋白表達水平 取對數生長的細胞，給予相應處理后立即冰上裂解細胞，4oC、12,000 rpm、30 min、離心收集各組蛋白裂解液。用BCA蛋白定量法定量。取30 μg-40 μg蛋白經8%-10% SDS-PAGE電泳分離后，轉印至NC膜上，用5%脫脂奶粉封閉1 h，一抗孵育4oC過夜，TBST洗膜10 min、3次后二抗室溫搖床孵育1 h，TBST洗膜5 min、5次后ECL化學發光試劑顯色、曝光成像。

1.6 統計學分析 實驗數據用SPSS 17.0統計學軟件進行處理。實驗數據以均數±標準差表示，組間比較采用t檢驗分析。P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 HGF刺激不同時間段c-Met及其下游通道蛋白水平的變化 以40 ng/mL HGF刺激細胞時間段分別為0 min、15 min、30 min、60 min，裂解細胞取蛋白進行蛋白印跡。結果顯示，HGF可活化c-Met及其下游通道蛋白磷酸化，隨著時間的推移，各細胞中p-Met、p-Akt、p-Stat3、p-Erk1/2蛋白含量出現不同程度的變化。PC9，H292和PC9/R，A549細胞的最佳HGF刺激時間段分別于60 min、30 min、15 min時比其他時間段c-Met及其下游通道磷酸化蛋白表達明顯（圖1）。

2.2 吉非替尼或/和HGF處理的藥物濃度-生長曲線 吉非替尼濃度分別取0 μmol/L、0.01 μmol/L、0.04 μmol/L、0.1 μmol/L、0.4 μmol/L、1 μmol/L、4 μmol/L、10 μmol/L、40 μmol/L、100 μmol/L，根據MTT法檢測結果，吉非替尼作用于HGF誘導PC9、H292、A549細胞的藥物濃度-細胞存活率曲線與非誘導曲線相比明顯往右側移位，PC9/R細胞則未見移位（圖2）。吉非替尼對HGF誘導PC9、H292細胞的半數抑制濃度（IC50）至少提高100倍，A549細胞的IC50至少提高2倍，PC9/R細胞的IC50則無明顯差異（表1）。

2.3 吉非替尼或/和HGF處理對細胞凋亡的影響 每種細胞分為四個實驗組：對照組（C）、HGF組（H）、吉非替尼組（G）、HGF和吉非替尼組（HG）。以40 ng/mL HGF與1 μmol/L吉非替尼單用或聯合作用48 h后檢測細胞凋亡率。根據表2顯示，PC9、H292、A549細胞的HG組與G組相比，凋亡率明顯減少，有統計學意義（P＜0.05）。PC9/R細胞的HG組與G組凋亡率無明顯差異（P＞0.05）。

2.4 吉非替尼或/和HGF處理對細胞c-Met及其下游蛋白表達的影響 首先細胞饑餓過夜，1 μmol/L吉非替尼處理24 h，繼續以40 ng/mL HGF刺激PC9細胞1 h、H292和PC9/R細胞30 min、A549細胞15 min后裂解細胞提取蛋白，進行免疫印跡。根據免疫印跡結果，HGF均能刺激PC9、H292、PC9/R、A549細胞中p-Met、p-Akt、p-Stat3、p-Erk1/2的活性。吉非替尼與HGF共同處理時，不同細胞間c-Met及其下游通道蛋白表達有差異。在PC9、H292、A549細胞，吉非替尼均能抑制非HGF誘導細胞內p-Met、p-Akt、p-Stat3、p-Erk1/2的活性，而不能抑制HGF誘導細胞內p-Met、p-Akt、p-Stat3、p-Erk1/2的活性。在PC9/R細胞，吉非替尼均能抑制HGF非誘導及誘導細胞內p-Akt、p-Stat3、p-Erk1/2的活性。在4種細胞中，無論是否HGF誘導，吉非替尼均能抑制ErbB3的活化（圖3）。

表1 HGF誘導前后吉非替尼半數抑制濃度（IC50）Tab 1 Gefitinib IC50 before or after being induced by HGF

表2 HGF誘導耐藥對細胞凋亡的影響Tab 2 The apoptosis in resistance induced by HGF

圖1 HGF（40 ng/mL）誘導不同時間c-Met及其下游通道磷酸化的表達Fig 1 The phosphorylation of Met and downstreams signaling pathways induced by HGF (40 ng/mL) in different time

圖2 吉非替尼或/和HGF處理的濃度-存活率曲線。A、B、D：HGF誘導時曲線往右移；C：HGF誘導時曲線無右移。Fig 2 The concentration-survival curve when treated with gefitinib or/and HGF. A, B, D: curve shifts right when induced by HGF; C: curve no shifts right when induced by HGF.

圖3 HGF誘導耐藥對Met及其下游通道蛋白的影響Fig 3 The phosphorylation of Met and downstreams signaling pathways in resistance induced by HGF

3 討論

EGFR-TKIs對部分特殊患者有效，非選擇的NSCLC患者有效率只有20%[3]。EGFR基因類型與EGFR-TKIs有效率有很大的相關性，突變型患者中70%-75%有效[4]，野生型患者中10%-15%有效[5]，存在原發或獲得性耐藥，提示并非所有突變株對吉非替尼敏感，也并非所有野生株對吉非替尼耐藥。本研究選擇的4種NSCLC細胞分別具有以下特點：PC9細胞是EGFR基因外顯子19缺失，故吉非替尼對其IC50值為（0.05±0.02）μmol/L；PC9/R細胞是PC9細胞誘導耐藥株，同樣存在EGFR基因外顯子19缺失，但吉非替尼對其IC50值為（7.19±1.05）μmol/L，比敏感株耐藥100倍以上；H292細胞是EGFR基因野生型，吉非替尼對其IC50值為（0.11±0.05）μmol/L；A549細胞同樣是EGFR基因野生型，但吉非替尼對其IC50值為（37.5±1.89）μmol/L。也就是說PC9和H292細胞是不同EGFR基因型的敏感株，PC9/R和A549是不同EGFR基因型的耐藥株。

EGFR二次突變（T790M）和MET基因擴增是目前EGFR-TKIs獲得性耐藥的兩大主要分子機制，其他可能的機制有胰島素樣生長因子1受體過表達[6]、蛋白酪氨酸磷酸酶基因（PTEN）缺失[7]、HGF高表達[8]等，有待進一步體內外實驗研究證實。HGF是成纖維細胞的衍生因子，在NSCLC患者血清中含量明顯升高，與腫瘤的侵襲狀態密切相關[9]。HGF與其特異性受體c-Met結合而發揮作用，異常的HGF/c-Met信號途徑與腫瘤細胞生長、運動、粘附、轉移、凋亡等因素相關。本研究中，除了PC9/R細胞，吉非替尼對PC9、H292、A549的生長抑制作用呈濃度依賴性，HGF誘導后吉非替尼抑制細胞的生長曲線往右移。HGF誘導后吉非替尼對PC9、H292、A549細胞的IC50值明顯升高，吉非替尼對HGF誘導的細胞凋亡率比非誘導細胞明顯減少。提示HGF明顯提高了吉非替尼IC50值，使不同基因型肺癌細胞存活率升高。

HGF與c-Met結合后c-Met發生自身磷酸化，激活細胞內各種重要信號通路，最后調控細胞的一系列生命活動。Met下游通道包括MAPK、PI3K/Akt 和c-Src/FAK、STAT等通路，其中MAPK通路主要調控細胞分散及增殖，PI3K/Akt通路主要調控細胞活力及存活，c-Src/FAK通路主要調控細胞粘附及轉移，STAT通路主要調控細胞形態發生。本文中HGF刺激不同時間段，HGF在短時間（15 min-60 min）內即可活化c-Met、Akt、Stat3、Erk1/2，且其含量高低不一。分別與其他時間段比較，PC9細胞于1 h、H292和PC9/R細胞于30 min、A549細胞于15 min時c-Met及其下游通道蛋白磷酸化含量最高。

本文中，吉非替尼在無HGF刺激下明顯抑制PC9、H292、A549細胞細胞內Akt、Stat3、Erk1/2的活化，但在HGF誘導下不能抑制PC9、H292、A549細胞內c-Met、Akt、Stat3、Erk1/2活化，同時檢測的非磷酸化的c-Met、Akt、Stat3、Erk1/2總量無明顯變化。說明c-Met及其下游通道蛋白磷酸化參與了吉非替尼耐藥機制。在PC9/R細胞中，HGF雖能活化c-Met及下游信號蛋白，但與吉非替尼共同處理時不能持續活化c-Met下游通道，這與MTT及凋亡結果相符，其原因有待進一步研究。本文結果提示，HGF誘導的吉非替尼耐藥需要上游蛋白的參與，也需要其下游信號蛋白的參與。Bean等[10]報道在吉非替尼獲得性耐藥患者中檢測到MET基因高擴增，明確MET基因擴增激活ErbB3/PI3K/Akt信號途徑，繞過吉非替尼治療的靶點，導致NSCLC對吉非替尼產生耐藥。本研究中，雖然HGF誘導c-Met/Akt信號途徑活化，但未見ErbB3活化，提示ErbB3可能不參與HGF誘導的不同基因型NSCLC細胞株對吉非替尼耐藥。