學(xué)術(shù)指導(dǎo)：黎志宏教授
1月15日，一篇發(fā)表在Nature Medicine上的文章揭示：骨肉瘤細(xì)胞通過正向選擇激活基因組中的某些增強(qiáng)子來獲得轉(zhuǎn)移能力。
研究背景
骨肉瘤好發(fā)于兒童和青少年，通常這些年輕的患者最終死于癌轉(zhuǎn)移，所有轉(zhuǎn)移病例中有四分之三轉(zhuǎn)移到肺部。在這篇發(fā)表的文章中，作者比對(duì)配對(duì)的原發(fā)骨肉瘤與其肺部轉(zhuǎn)移癌細(xì)胞增強(qiáng)子的表觀遺傳學(xué)狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)某些增強(qiáng)子在癌細(xì)胞轉(zhuǎn)移發(fā)生過程受到了正向選擇被激活，使下游基因轉(zhuǎn)錄增強(qiáng)，從而使細(xì)胞獲得轉(zhuǎn)移能力。
一. 轉(zhuǎn)移相關(guān)的增強(qiáng)子（Met-VELs）的發(fā)現(xiàn)
如Figure 1a所示，作者選擇了5組配對(duì)的原發(fā)骨肉瘤和肺部轉(zhuǎn)移癌，另外還有5對(duì)通過不同方法誘導(dǎo)使之獲得轉(zhuǎn)移能力的原始和后代骨肉瘤細(xì)胞系。采用增強(qiáng)子標(biāo)記物H3K4me1和H3K27ac抗體，對(duì)這些樣品進(jìn)行染色質(zhì)免疫共沉淀測(cè)序（CHIP-seq），從而了解增強(qiáng)子上表觀遺傳學(xué)狀態(tài)。作者把凡是在轉(zhuǎn)移細(xì)胞與原始細(xì)胞中信號(hào)有3倍以上差異的區(qū)域定義為轉(zhuǎn)移相關(guān)的增強(qiáng)子（Met-VELs）（Figure 1d）。通過信息學(xué)分析，作者發(fā)現(xiàn)這些受到激活的MET-VEL的分布雖然在10組中彼此重疊度不高，但是都呈現(xiàn)在基因附近成簇分布的特點(diǎn)（Figure 1g）。
Figure 1a
Figure 1d
Figure 1g
二. Met-VEL通過表觀遺傳學(xué)狀態(tài)對(duì)下游基因的轉(zhuǎn)錄進(jìn)行調(diào)控
根據(jù)成簇狀分布的特點(diǎn)，作者認(rèn)為這些簇狀激活Met-VEL的出現(xiàn)是正向選擇的表現(xiàn)。為了進(jìn)一步探查這些VELs與轉(zhuǎn)移相關(guān)的具體機(jī)制，作者選取了之前用過的三對(duì)相關(guān)細(xì)胞系，對(duì)它們進(jìn)行GFP標(biāo)記后，注入小鼠靜脈，使其轉(zhuǎn)移入肺部。之后，切取肺部組織，分離細(xì)胞進(jìn)行體外培養(yǎng)。在培養(yǎng)的短時(shí)間（24小時(shí)）和長時(shí)間（14天）后分別進(jìn)行RNA 測(cè)序，分析轉(zhuǎn)錄組（Figure 2a）。通過對(duì)轉(zhuǎn)錄組分析，作者發(fā)現(xiàn)增強(qiáng)子下游基因的轉(zhuǎn)錄高低與前面解析的Met-VELs表觀遺傳學(xué)狀態(tài)相關(guān)度很強(qiáng)，即在轉(zhuǎn)移癌中激活的Met-VELs下游基因轉(zhuǎn)錄增強(qiáng)，反之亦然（Figure 2b）。
Figure 2a
Figure 2b
三. F3蛋白作為激活態(tài)MET-VEL的下游，可以促進(jìn)癌細(xì)胞轉(zhuǎn)移
基于上述發(fā)現(xiàn)，作者認(rèn)為可以提出一個(gè)假設(shè)，即癌細(xì)胞基因組的增強(qiáng)子在原發(fā)癌的生長中受到選擇，一些利于轉(zhuǎn)移的增強(qiáng)子受到正向選擇，被H3K4ac標(biāo)記為激活態(tài)，從而使其下游的基因轉(zhuǎn)錄增強(qiáng)，細(xì)胞獲得更高的轉(zhuǎn)移能力。為了了解更詳細(xì)的機(jī)制和得到具體的靶向位點(diǎn)，作者決定對(duì)Met-VELs相關(guān)的基因和轉(zhuǎn)錄因子進(jìn)行篩查，設(shè)計(jì)了針對(duì)33個(gè)基因的shRNA庫來靶向敲除候選基因或者轉(zhuǎn)錄因子，通過觀察處理后細(xì)胞的轉(zhuǎn)移能力進(jìn)行篩選。最終，在六個(gè)敲除后有明顯效果的基因中，F3蛋白受到注意，因?yàn)樗嫌蔚腗et-VELs在轉(zhuǎn)移組織中受到較強(qiáng)地激活。后續(xù)實(shí)驗(yàn)證實(shí)將F3利用小干擾RNA 敲除后，原發(fā)癌的生長不會(huì)受到影響，但它在肺組織中的擴(kuò)增明顯降低，小鼠的生存時(shí)間也得到提高（Figure 4e, g）。
Figure 4e
Figure 4g
