Cell子刊：ESCC的决定性基因找到了？

中山大学肿瘤防治中心贾卫华教授领衔的研究团队研究食管鳞状细胞癌（ESCC）基因组学特征，从而揭示了肿瘤形成与不良预后的决定性基因。...



食管鳞状细胞癌（ESCC）是我国常见的消化道恶性肿瘤，进展快且预后差。病人对传统的放疗和化疗均不敏感，故极需新型有效的治疗手段。由中山大学肿瘤防治中心贾卫华教授领衔的研究团队，历时5年，系统地揭示了广东ESCC的癌症基因组学特征，相关成果已发表于cell子刊Am J Hum Genet.

测序寻找ESCC相关的基因突变

研究者通过生物信息分析发现TP53, CDKN2A, NOTCH1和NFE2L2是ESCC细胞的重要基因。然后通过实验发现有害突变使NOTCH1的功能缺失，下调NOTCH的表达量则能延长ESCC患者的存活，故NOTCH1可作为ESCC预后的预测标记、治疗靶标。此外他们还对ESCC细胞系KYSE30与EC109进行了RNAi筛选试验，发现有5个基因与ESCC细胞生长有关，尤其是VANGL1。



图1. 实验设计与分析图解本研究通过WGS和WES全面地描述了67个ESCC体细胞基因组，功能分析评估ESCC体细胞发生变化的基因对预后的影响。最后，通过富集分析来探索基因组和转录组水平发生改变的基因群，对ESCC发展的潜在影响。

VANGL1基因功能研究

VANGL1编码了一个参与恶性肿瘤形成的跨膜蛋白，用siRNA抑制VANGL1可促进KYSE30和KYSE140细胞的增殖，同时过表达VANGL1会抑制KYSE510细胞生长。野生型的VANGL1的过表达会抑制TOP-FLASH的活化作用,此活化作用受Wnt1调节，而突变型的VANGL1则出现相反的结果，尤其是VANGL1-M2。故在ESCC中，VANGL1通过抑制Wnt/β-连环蛋白信号通路，发挥抗肿瘤增殖的作用。有趣的是，与之前的其他癌症研究结果不同，研究者发现VANGL1对ESCC细胞株系的迁移没有影响，这表明VANGL1在ESCC中的生物学功能与其他癌症类型不同。

MYBL2也来捣乱？

在全基因组测序样品中，研究者发现大多数ESCC肿瘤都有串联重复的致癌基因MYBL2。生存分析证明，MYBL2拷贝数高的个体表现出较差的预后。用siRNA敲除MYBL2降低了KYSE30和KYSE410的细胞增殖，群落形成和转移。此外，体外实验证明MYBL2通过调节细胞周期来调节细胞增殖。

从SCNA区域挖掘有关基因

研究者在体细胞拷贝数突变（SCNA）区域中发现了3个编码基因（FADD, FGF19, SHANK2）和四个非编码基因（miR-4707-5p,miR-1224-3p,PCAT1,miR-4448）在肿瘤细胞中过表达。其中FADD,FGF19,SHANK2,miR-4707-5p和PCAT1过表达与ESCC低存活率呈显著联系。



图2. C. SHANK2, FGF19, LAMP3和FADD基因表达水平在ESCC肿瘤组织与对照组（n=50）中的对比； D. miR-1224-3p, mir-4707-5p, mir-4448和PCAT1基因表达水平在ESCC肿瘤组织与对照组（n=50）中的对比。

miRNA又有什么功能呢？

在细胞培养中，PCAT1和miR-1224-3p的过表达增加了生长与群落形成，反之，在KYSE30和KYSE180细胞中，miR-4707-5p提升了细胞迁移力和入侵力。

研究者通过一系列试验证明miR-4707-5p上调了β-连环蛋白，下调了E-钙粘蛋白，它们是Wnt/β-连环蛋白信号途径的主要调节因子。但这是如何实现的呢？研究者用生物信息学工具和荧光素酶报告者试验发现ADARB1是mi-R4707-5p的重要靶基因之一。在体外，miR-4707-5p下调了ADARB1的蛋白含量并减弱了它的功能。经证实，ADARB1蛋白含量与miR-4707-5p的表达呈负相关。miR-4707-5p降低ADARB1的表达从而使E-钙粘蛋白下调和β-连环蛋白核信号。



图3. E. ADARB1 使miR-4707-5p失去了在ESCC细胞株系中的作用在KYSE30 and KYSE180中，miR-4707-5p降低了ADARB1的蛋白质水平；K. 在miR-4707-5p低表达组与高表达组中ADARB1蛋白质水平的差别

在该项研究中，研究者用全基因组测序 (WGS)、外显子测序 (WES)等方法寻找ESCC发展相关的功能基因，鉴定了广东食管鳞癌的突变图谱，为进一步筛选更为有效的靶向治疗药物提供了重要依据。同时该项研究提示，未来可望采用遗传变异图谱为患者转归进行亚组分型，并对携带不同突变组合的患者进行更精准的靶向治疗。

本研究中所用的siRNA、miRNA mimics、miRNA反转录引物与qPCR引物均为锐博生物提供，详情可点击『阅读原文』了解

原文： Qin H D, et al. Genomic Characterization of Esophageal Squamous CellCarcinoma Reveals Critical Genes Underlying Tumorigenesis and PoorPrognosis[J]. The American Journal of Human Genetics, 2016, 98(4): 709-727.

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