Thioredoxin reductase-1 facilitates cellular plasticity and stemness mediated by TGF-β1 in non-small cell lung cancer.

چکیده اصلی

BACKGROUND: Cellular plasticity and epithelial-mesenchymal transition (EMT) promote the initiation and progression of non-small cell lung cancer (NSCLC). Thioredoxin reductase 1 (TXNRD1), a key redox enzyme, has been linked to malignancy, but its mechanism in NSCLC remains unclear. We examined whether TXNRD1 regulates TGF-β1 autocrine signaling to drive EMT and stemness. MATERIALS: Stage-progression gene profiles were analyzed in the TCGA and GEO databases with an emphasis on redox gene families. TXNRD1 was manipulated by overexpression or knockdown in A549, H226, and H1299 cells, followed by migration/invasion, spheroid assays, ELISA for cytokines, and RT-qPCR/Western blot for EMT markers. RNA-seq with pathway enrichment analyses was used to identify downstream programs. An orthotopic lung cancer mouse model was established using TXNRD1-WT cells, TXNRD1-deficient cells, and TXNRD1-deficient cells treated with TRi-1. Tumor progression was monitored by bioluminescence imaging at 6 and 12 weeks after transplantation. RESULTS: TXNRD1 expression was ~2-fold higher in advanced-stage NSCLC and was validated in tumor tissues. CRISPR/Cas9 or siRNA knockdown reduced EMT-associated genes and decreased TGF-β1 production in A549 and H226 cells. TXNRD1 overexpression increased EMT and stemness markers and produced larger, more compact spheres with higher sphere numbers in H1299 cells. RNA-seq indicated the TXNRD1 pathway activates the TGF-β1 pathway to promote EMT, motility, and stemness via an autocrine loop; knockdown or TXNRD1 inhibition suppressed metastatic tumor growth in vivo. CONCLUSIONS: Our study identifies TXNRD1 as a crucial regulator of cellular plasticity and metastasis in NSCLC via the TGF-β1 pathway, suggesting that targeting TXNRD1 may reduce metastatic potential and improve patient survival.

ترجمه فارسی چکیده

پس‌زمینه: شکل‌پذیری سلولی و انتقال اپیتلیوم-میوزین (EMT) شروع و پیشرفت سرطان غیرکوچک سلولی ریه (NSCLC) را تقویت می‌کنند. کاهش‌دهنده تری‌اکسید ریدوکسیز-۱ (TXNRD1)، یک آنزیم قرمز-سیاه کلیدی، با بدخیمی مرتبط شده است، اما مکانیسم آن در NSCLC روشن نیست. ما بررسی کردیم که آیا TXNRD1 سیگنال‌دهی خودسازمانده TGF-β1 را برای القای EMT و خاستگی تنظیم می‌کند. مواد و روش‌ها: پروفایل‌های ژن مراحل پیشرفت در پایگاه‌های داده TCGA و GEO با تمرکز بر خانواده‌های ژن قرمز-سیاه تحلیل شد. TXNRD1 با افزایش‌یابی یا کاهش‌یابی در سلول‌های A549، H226 و H1299 دستکاری شد، که به دنبال آن آزمون‌های مهاجرت/تسلط، آزمون کره‌ای، ELISA برای سیتوکین‌ها و RT-qPCR/Western blot برای نشانگرهای EMT انجام شد. RNA-seq با تحلیل‌های غنی‌سازی مسیر برای شناسایی برنامه‌های پایین‌دست استفاده شد. یک مدل موش سرطان ریه هم‌بستر با استفاده از سلول‌های TXNRD1-WT، سلول‌های کمبود TXNRD1 و سلول‌های کمبود TXNRD1 درمان‌شده با TRi-1 ایجاد شد. پیشرفت تومور با تصویربرداری بیولومینسانس در ۶ و ۱۲ هفته پس از پیوند پایش شد. نتایج: بیان TXNRD1 در NSCLC مراحل پیشرفته حدود ۲ برابر بیشتر بود و در بافت‌های تومور تأیید شد. کاهش‌یابی CRISPR/Cas9 یا siRNA بیان ژن‌های مرتبط با EMT را کاهش داد و تولید TGF-β1 را در سلول‌های A549 و H226 کاهش داد. افزایش‌یابی TXNRD1 نشانگرهای EMT و خاستگی را افزایش داد و کره‌های بزرگ‌تر، متراکم‌تر با تعداد کره‌های بیشتر در سلول‌های H1299 تولید کرد. RNA-seq نشان داد که مسیر TXNRD1 مسیر TGF-β1 را فعال می‌کند تا EMT، حرکت و خاستگی را از طریق حلقه خودسازمانده تقویت کند؛ کاهش‌یابی یا مهار TXNRD1 رشد تومور متاستاتیک را درون‌زندگی (in vivo) مهار کرد. نتیجه‌گیری: مطالعه ما TXNRD1 را به عنوان یک تنظیم‌کننده کلیدی شکل‌پذیری سلولی و متاستاز در NSCLC از طریق مسیر TGF-β1 شناسایی می‌کند که نشان می‌دهد هدف‌گیری TXNRD1 ممکن است پتانسیل متاستاتیک را کاهش دهد و بهبود بقا بیماران را فراهم کند.

متن کامل اصلی