心梗來臨前，這3處有跡象！醫(yī)生直言：不想進醫(yī)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導(dǎo)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(jié)腸癌的標(biāo)志，VHL基因缺失是腎癌的特征。
在這些大數(shù)據(jù)結(jié)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)突變會表現(xiàn)出強烈的組織選擇性。
然而，與體細(xì)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?nèi)绾螌?dǎo)致組織特異性癌癥表型仍然是癌癥生物學(xué)中的一個未決問題。
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。
通過分析人類腎癌細(xì)胞，他們發(fā)現(xiàn)組織特異性癌癥表型是譜系轉(zhuǎn)錄因子（TF）與基因突變“里應(yīng)外合“的結(jié)果，而且器官特異性轉(zhuǎn)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，基因突變影響到特異性調(diào)控組織細(xì)胞生長發(fā)育的信號通路時，才有可能引發(fā)該組織產(chǎn)生癌變.
例如，在人類透明細(xì)胞腎癌（ccRCC）中，VHL功能的喪失會導(dǎo)致受腎譜系轉(zhuǎn)錄因子PAX8（細(xì)胞周期蛋白D1的過表達）調(diào)節(jié)的下游癌基因信號的放大，并加速腎癌細(xì)胞的增殖。
簡單來說，VHL突變只是影響了特異性調(diào)控腎細(xì)胞生長發(fā)育的信號通路，因此參與了腎透明細(xì)胞癌的發(fā)生發(fā)展。如果換成其他組織器官，細(xì)胞生長發(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(jù)報道，約90%的ccRCC有VHL丟失突變，但這種突變在其他癌癥類型中很少見。
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(xì)胞狀態(tài)的轉(zhuǎn)錄網(wǎng)絡(luò)可能對癌變過程至關(guān)重要，而轉(zhuǎn)錄因子（如黑色素瘤中的SOX10）通常是癌細(xì)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(tǒng)研究了組織特異性轉(zhuǎn)錄因子如何影響介導(dǎo)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(xì)胞系（MDA-MB-231和HeLa）作為對照，對促進轉(zhuǎn)移性ccRCC細(xì)胞系（OS-LM1和786-M1A）增殖的轉(zhuǎn)錄因子進行了合并功能缺失篩選。
結(jié)果顯示，PAX8和HNF1B對ccRCC細(xì)胞系表現(xiàn)出很強的特異性。一旦抑制PAX8和HNF1B這兩種因子，染色質(zhì)可及性則會顯著降低，特別是遠(yuǎn)端調(diào)節(jié)元件。
ccRCC細(xì)胞系（a）和非ccRCC細(xì)胞系（b）的合并功能缺失篩選結(jié)果
ccRCC中VHL功能喪失性突變會導(dǎo)致缺氧誘導(dǎo)因子HIF1A和HIF2A的穩(wěn)定，進而激活下游轉(zhuǎn)錄程序，其中HIF2A在ccRCC中起主導(dǎo)作用。因此，研究人員采用內(nèi)源蛋白的快速免疫沉淀質(zhì)譜分析（RIME），對HIF2A所占據(jù)的核復(fù)合物進行了表征。
結(jié)果表明，PAX8是HIF2A核相互作用組的成員之一。此外，同時與HIF2A和PAX8組成復(fù)合體的蛋白共計99個，其中89個代表性核蛋白在染色質(zhì)重塑（SWI/SNF復(fù)合物）或mRNA加工等過程中發(fā)揮作用。
786-M1A細(xì)胞中與HIF2A和PAX8相互作用蛋白的RIME測定結(jié)果
隨后，研究人員對異種移植的ccRCC進行了染色質(zhì)免疫共沉淀測序分析（ChIP-seq），他們發(fā)現(xiàn)，PAX8和HIF2A在染色質(zhì)上共定位頻率相對較高，具體來說，786-M1A和OS-LM1細(xì)胞中，分別有43%和65%的HIF2A結(jié)合位點上結(jié)合了PAX8。
橋豆麻袋，這又是基因組學(xué)又是異種移植模型的，想說啥呢？
奇點糕這就為大家總結(jié)一下當(dāng)前的研究結(jié)論：ccRCC特異性轉(zhuǎn)錄因子PAX8與致癌驅(qū)動因子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(fù)合物介導(dǎo)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)開放區(qū)域以及HIF2A ChIP-seq峰中的比例
我們接著講，在上述研究的基礎(chǔ)上，研究人員抓住問題中的“主要矛盾“，以HIF2A為突破口來探究PAX8與HIF2A相互作用對腎癌細(xì)胞的影響。
為了揪出介導(dǎo)HIF2A驅(qū)動ccRCC形成的基因調(diào)控元件，研究人員先創(chuàng)建了一個包含706對靶向HIF2A的單導(dǎo)RNA（sgRNA）文庫，再將該文庫中的sgRNA與dCas9-KRAB共轉(zhuǎn)導(dǎo)進786-M1A細(xì)胞中，然后將這些經(jīng)過特殊改造的細(xì)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(xiàn)，共有21個靶向HIF2A結(jié)合增強子的sgRNA在腫瘤中耗盡，其中有16個同時與HIF2A和PAX8結(jié)合。耗竭最嚴(yán)重的是靶向染色質(zhì)?11：69,419,632-69,420,080（后文寫為E11：69419）?的sgRNA，這個增強子與一個大型臨床ATAC-seq癌癥數(shù)據(jù)集中最強的ccRCC特異性開放染色質(zhì)區(qū)域之一重疊，并在ccRCC中被明顯激活，而在乳頭狀RCC中卻沒有。
對照組和敲除PAX8的細(xì)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(xiàn)增強子E11：69419的兩側(cè)是MYEOV和CCND1基因。據(jù)報道，CCND1編碼的細(xì)胞周期蛋白?D1在多種癌癥類型中被激活，包括ccRCC，而且其表達受VHL-HIF2A途徑調(diào)控。
于是，研究人員采用短發(fā)卡RNA（shRNA）敲除MYEOV和CCND1基因，結(jié)果不出所料，這兩種基因的敲除能夠顯著延緩腫瘤進展，而且敲除CCND1的效果更佳。
他們還發(fā)現(xiàn)，E11：69419或VHL抑制均會導(dǎo)致MYEOV和CCND1這兩種基因表達顯著下調(diào)。抑制PAX8和HIF2A同樣也能降低基因CCND1的表達水平，這說明PAX8和HIF2A可能是調(diào)控CCND1表達的上游信號。
抑制E11：69419、VHL或PAX8后，腎癌細(xì)胞中CCND1和MYEOV的表達水平經(jīng)過研究分析，Vanharanta團隊發(fā)現(xiàn)，E11：69419序列中顯示的兩個假定結(jié)合位點是PAX8和HIF2A，而非HNF1B。
這一結(jié)果再次印證了PAX8與HIF2A相互作用的結(jié)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(xiàn)，敲除PAX8會降低HIF2A在E11：69419上的結(jié)合，而敲除HIF2A卻不影響E11：69419上PAX8的結(jié)合，說明HIF2A在E11：69419上的結(jié)合是PAX8依賴性的。
對照組或敲除PAX8的786-M1A 細(xì)胞中， E11：69419 以及PAX8非依賴性區(qū)域 E14：34035 中HIF2A 抗體或 IgG 的免疫沉淀結(jié)果
全基因組關(guān)聯(lián)研究（GWAS）指出，在與人類RCC風(fēng)險相關(guān)的常見遺傳變異中，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(jié)論一致的是，研究人員發(fā)現(xiàn)，rs7948643正好位于E11：69419序列中PAX8的結(jié)合位點，其保護性等位基因C可抑制PAX8的結(jié)合，從而降低致癌驅(qū)動因子CCND1上游E11：69419的活性。
同時，他們發(fā)現(xiàn)，PAX8通過招募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(qū)動癌癥轉(zhuǎn)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(zhuǎn)錄因子PAX8是導(dǎo)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(xì)胞中，VHL蛋白會降解HIF2A蛋白，增強子E11：69419上僅結(jié)合PAX8，調(diào)控細(xì)胞周期蛋白D1的表達，從而確保細(xì)胞正常增殖。
然而，腎癌細(xì)胞中，VHL功能喪失性突變導(dǎo)致HIF2A水平升高，其與PAX8均能結(jié)合在增強子E11：69419上，促進細(xì)胞周期蛋白D1的表達增加，從而加速腎癌細(xì)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(jié)合，也降低了HIF2A的結(jié)合，因此，細(xì)胞周期蛋白D1表達減少，導(dǎo)致腎癌細(xì)胞增殖受限。
總的來說，這項研究對決定癌癥風(fēng)險的種系突變和體細(xì)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解，闡明了PAX8在調(diào)控腎癌致癌信號傳導(dǎo)中的關(guān)鍵作用，為創(chuàng)造靶向譜系轉(zhuǎn)錄因子、實現(xiàn)器官特異性靶向療法打開了新大門！