心梗來(lái)臨前，這3處有跡象！醫生直言：不想進(jìn)醫院，別輕易忽視
關(guān)鍵詞：心梗
為啥BRCA1和BRCA2的種系突變大概率會(huì )導致乳腺癌或卵巢癌，而非其他組織癌變？同樣，為什么BRAF突變通常引發(fā)的是皮膚癌黑色素瘤嘞？也是APC突變是結腸癌的標志，VHL基因缺失是腎癌的特征。
在這些大數據結論的背后，研究人員注意到，促癌突變似乎只在某些特定器官中引發(fā)癌癥，即癌癥相關(guān)突變會(huì )表現出強烈的組織選擇性。
然而，與體細胞突變相比，腫瘤遺傳易感基因的突變通常與組織特異性癌癥風(fēng)險更相關(guān)。然而，這種基因突變如何導致組織特異性癌癥表型仍然是癌癥生物學(xué)中的一個(gè)未決問(wèn)題。
近日，英國劍橋大學(xué)的Sakari Vanharanta團隊在《自然》雜志上發(fā)表了一項重磅研究成果。
通過(guò)分析人類(lèi)腎癌細胞，他們發(fā)現組織特異性癌癥表型是譜系轉錄因子（TF）與基因突變“里應外合“的結果，而且器官特異性轉錄因子是腫瘤遺傳易感基因突變引起組織特異性癌癥的關(guān)鍵決定因素。
也就是說(shuō)，基因突變影響到特異性調控組織細胞生長(cháng)發(fā)育的信號通路時(shí)，才有可能引發(fā)該組織產(chǎn)生癌變.
例如，在人類(lèi)透明細胞腎癌（ccRCC）中，VHL功能的喪失會(huì )導致受腎譜系轉錄因子PAX8（細胞周期蛋白D1的過(guò)表達）調節的下游癌基因信號的放大，并加速腎癌細胞的增殖。
簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，VHL突變只是影響了特異性調控腎細胞生長(cháng)發(fā)育的信號通路，因此參與了腎透明細胞癌的發(fā)生發(fā)展。如果換成其他組織器官，細胞生長(cháng)發(fā)育的信號通路就不一樣了，所以VHL突變不能起到促癌作用。
據報道，約90%的ccRCC有VHL丟失突變，但這種突變在其他癌癥類(lèi)型中很少見(jiàn)。
顯然，ccRCC這一特殊的基因特征在組織特異性癌表型的研究中具有獨特的優(yōu)勢。
先前的研究表明，定義正常細胞狀態(tài)的轉錄網(wǎng)絡(luò )可能對癌變過(guò)程至關(guān)重要，而轉錄因子（如黑色素瘤中的SOX10）通常是癌細胞存活和增殖所需要的。因此，Vanharanta團隊利用ccRCC的獨特優(yōu)勢，系統研究了組織特異性轉錄因子如何影響介導下游癌癥相關(guān)基因變化的致癌表型。
首先，研究人員使用了非ccRCC細胞系（MDA-MB-231和HeLa）作為對照，對促進(jìn)轉移性ccRCC細胞系（OS-LM1和786-M1A）增殖的轉錄因子進(jìn)行了合并功能缺失篩選。
結果顯示，PAX8和HNF1B對ccRCC細胞系表現出很強的特異性。一旦抑制PAX8和HNF1B這兩種因子，染色質(zhì)可及性則會(huì )顯著(zhù)降低，特別是遠端調節元件。
ccRCC細胞系（a）和非ccRCC細胞系（b）的合并功能缺失篩選結果
ccRCC中VHL功能喪失性突變會(huì )導致缺氧誘導因子HIF1A和HIF2A的穩定，進(jìn)而激活下游轉錄程序，其中HIF2A在ccRCC中起主導作用。因此，研究人員采用內源蛋白的快速免疫沉淀質(zhì)譜分析（RIME），對HIF2A所占據的核復合物進(jìn)行了表征。
結果表明，PAX8是HIF2A核相互作用組的成員之一。此外，同時(shí)與HIF2A和PAX8組成復合體的蛋白共計99個(gè)，其中89個(gè)代表性核蛋白在染色質(zhì)重塑（SWI/SNF復合物）或mRNA加工等過(guò)程中發(fā)揮作用。
786-M1A細胞中與HIF2A和PAX8相互作用蛋白的RIME測定結果
隨后，研究人員對異種移植的ccRCC進(jìn)行了染色質(zhì)免疫共沉淀測序分析（ChIP-seq），他們發(fā)現，PAX8和HIF2A在染色質(zhì)上共定位頻率相對較高，具體來(lái)說(shuō)，786-M1A和OS-LM1細胞中，分別有43%和65%的HIF2A結合位點(diǎn)上結合了PAX8。
橋豆麻袋，這又是基因組學(xué)又是異種移植模型的，想說(shuō)啥呢？
奇點(diǎn)糕這就為大家總結一下當前的研究結論：ccRCC特異性轉錄因子PAX8與致癌驅動(dòng)因子HIF2A在染色質(zhì)水平上存在相互作用，而且這些相互作用是由DNA和共享的染色質(zhì)因子復合物介導的。
786-M1A和OS-LM1異種移植腫瘤中，PAX8峰（紅色）在所有高置信度染色質(zhì)開(kāi)放區域以及HIF2A ChIP-seq峰中的比例
我們接著(zhù)講，在上述研究的基礎上，研究人員抓住問(wèn)題中的“主要矛盾“，以HIF2A為突破口來(lái)探究PAX8與HIF2A相互作用對腎癌細胞的影響。
為了揪出介導HIF2A驅動(dòng)ccRCC形成的基因調控元件，研究人員先創(chuàng )建了一個(gè)包含706對靶向HIF2A的單導RNA（sgRNA）文庫，再將該文庫中的sgRNA與dCas9-KRAB共轉導進(jìn)786-M1A細胞中，然后將這些經(jīng)過(guò)特殊改造的細胞接種到15只NSG小鼠身上，待腫瘤形成后，收集腫瘤組織并測定各自的sgRNA水平。
Vanharanta團隊發(fā)現，共有21個(gè)靶向HIF2A結合增強子的sgRNA在腫瘤中耗盡，其中有16個(gè)同時(shí)與HIF2A和PAX8結合。耗竭最嚴重的是靶向染色質(zhì)?11：69,419,632-69,420,080（后文寫(xiě)為E11：69419）?的sgRNA，這個(gè)增強子與一個(gè)大型臨床ATAC-seq癌癥數據集中最強的ccRCC特異性開(kāi)放染色質(zhì)區域之一重疊，并在ccRCC中被明顯激活，而在乳頭狀RCC中卻沒(méi)有。
對照組和敲除PAX8的細胞的中位ATAC-seq信號，以及異種移植腫瘤中HIF2A與PAX8的中位ChIP-seq信號（*表示E11：69419）
此外，研究發(fā)現增強子E11：69419的兩側是MYEOV和CCND1基因。據報道，CCND1編碼的細胞周期蛋白?D1在多種癌癥類(lèi)型中被激活，包括ccRCC，而且其表達受VHL-HIF2A途徑調控。
于是，研究人員采用短發(fā)卡RNA（shRNA）敲除MYEOV和CCND1基因，結果不出所料，這兩種基因的敲除能夠顯著(zhù)延緩腫瘤進(jìn)展，而且敲除CCND1的效果更佳。
他們還發(fā)現，E11：69419或VHL抑制均會(huì )導致MYEOV和CCND1這兩種基因表達顯著(zhù)下調。抑制PAX8和HIF2A同樣也能降低基因CCND1的表達水平，這說(shuō)明PAX8和HIF2A可能是調控CCND1表達的上游信號。
抑制E11：69419、VHL或PAX8后，腎癌細胞中CCND1和MYEOV的表達水平經(jīng)過(guò)研究分析，Vanharanta團隊發(fā)現，E11：69419序列中顯示的兩個(gè)假定結合位點(diǎn)是PAX8和HIF2A，而非HNF1B。
這一結果再次印證了PAX8與HIF2A相互作用的結論，并揭示了促成二者相互作用的介質(zhì)—增強子E11：69419。
此外，他們還發(fā)現，敲除PAX8會(huì )降低HIF2A在E11：69419上的結合，而敲除HIF2A卻不影響E11：69419上PAX8的結合，說(shuō)明HIF2A在E11：69419上的結合是PAX8依賴(lài)性的。
對照組或敲除PAX8的786-M1A 細胞中， E11：69419 以及PAX8非依賴(lài)性區域 E14：34035 中HIF2A 抗體或 IgG 的免疫沉淀結果
全基因組關(guān)聯(lián)研究（GWAS）指出，在與人類(lèi)RCC風(fēng)險相關(guān)的常見(jiàn)遺傳變異中，最重要的是染色體11q13.3上的rs7105934，該風(fēng)險單倍體型包含E11：69419，涵蓋了連鎖的單核苷酸多態(tài)性rs7948643以及rs7939721。
與此結論一致的是，研究人員發(fā)現，rs7948643正好位于E11：69419序列中PAX8的結合位點(diǎn)，其保護性等位基因C可抑制PAX8的結合，從而降低致癌驅動(dòng)因子CCND1上游E11：69419的活性。
同時(shí)，他們發(fā)現，PAX8通過(guò)招募HNF1B可以控制MYC表達，而MYC與腎癌向繼發(fā)部位的擴散相關(guān)，這表明PAX8在控制驅動(dòng)癌癥轉移方面也有關(guān)鍵作用。
研究至此，我們基本可以推斷：腎系轉錄因子PAX8是導致VHL突變誘發(fā)腎癌而非其他癌癥的關(guān)鍵因素。
在正常腎細胞中，VHL蛋白會(huì )降解HIF2A蛋白，增強子E11：69419上僅結合PAX8，調控細胞周期蛋白D1的表達，從而確保細胞正常增殖。
然而，腎癌細胞中，VHL功能喪失性突變導致HIF2A水平升高，其與PAX8均能結合在增強子E11：69419上，促進(jìn)細胞周期蛋白D1的表達增加，從而加速腎癌細胞異常增殖。
但也有這么一批幸運兒，他們的E11：69419序列中的rs7948643發(fā)生突變，抑制了PAX8結合，也降低了HIF2A的結合，因此，細胞周期蛋白D1表達減少，導致腎癌細胞增殖受限。
總的來(lái)說(shuō)，這項研究對決定癌癥風(fēng)險的種系突變和體細胞突變與發(fā)育譜系因素之間相互作用的機制提供了深入見(jiàn)解，闡明了PAX8在調控腎癌致癌信號傳導中的關(guān)鍵作用，為創(chuàng )造靶向譜系轉錄因子、實(shí)現器官特異性靶向療法打開(kāi)了新大門(mén)！