超级增强子:全新的靶向治疗策略
《自然》杂志日前发表重磅研究,或为肿瘤靶向治疗指出了新的方向。德国、美国和加拿大的研究人员通过靶向基因组超级增强子,开发出针对缺乏常见基因突变肿瘤的全新靶向治疗策略,并在室管膜瘤中验证了这一策略的可行性。(Nature. 2018, 553: 101-105 doi: 10.1038/nature25169)
增强子为基因组上的一段DNA序列,可与转录因子配合调控基因表达,如Hela细胞编码β球蛋白基因上游的增强子,可使β球蛋白基因的表达增强。人类细胞中编码蛋白质的基因只有25000个,增强子却有近百万个。人体所有细胞基因组相同,但细胞形态和功能各不同,很大程度上是增强子决定的。
有研究者2013年提出超级增强子的概念,研究者发现胚胎干细胞多能性的维持,主要靠几个转录因子和相应的增强子配合。超级增强子较普通增强子促进基因表达的能力更强,主要负责调控决定细胞身份的基因的表达,如肿瘤细胞的癌基因。
大部分超级增强子在细胞内处于抑制状态,一般只有少量决定细胞身份的超级增强子被打开,一旦细胞内超级增强子打开错误,或靶向的基因错误,就导致肿瘤的发生。很多关键致癌基因都是超级增强子驱动的。肿瘤发生过程中,肿瘤细胞还会在致癌基因处构建超级增强子,用于驱动致癌基因的表达。相比单个基因,肿瘤细胞更依赖超级增强子。这意味着超级增强子或许是不错的抗肿瘤靶点。
研究者筛选了42例不同亚型室管膜瘤患者,寻找可作为靶点的超级增强子,并验证靶向超级增强子治疗策略的可行性。室管膜瘤是目前没有什么有效治疗的恶性脑瘤,对化疗耐药,也没有什么有效的靶向治疗方案。
通过联合免疫沉淀结合高通量测序技术(ChIP-seq)、全外显子测序(WES)、全基因组测序(WGS)、转录组分析、DNA拷贝数和甲基化分析等,最终从42例室管膜瘤患者肿瘤细胞中找到1700种超级增强子,以及相关癌基因。通过与已知超级增强子库进行对比,研究者发现,有一些超级增强子在其他类型肿瘤中也发挥作用。
研究者用小分子干扰RNA抑制超级增强子功能,最终明确了15个室管膜瘤细胞最依赖的超级增强子,缺少其中任何一个,瘤细胞存活能力至少降低一半。1700个超级增强子中有60%都是肿瘤细胞依赖的,提示超级增强子可能是不错的抗肿瘤治疗靶点。
研究者将实验数据与华盛顿大学药物与基因作用数据库进行了比对,发现一种小分子物质,可特异性抑制超级增强子对室管膜瘤细胞内关键癌基因CACNA1H的作用。在室管膜瘤小鼠体内,这种小分子物质可使小鼠存活期延长40%,且几乎不影响正常细胞。
该研究提示,靶向超级增强子的治疗策略是可行的,至少对室管膜瘤,已证实用特定药物抑制超级增强子的作用,可延缓瘤细胞生长,诱导其凋亡,为缺乏其他有效治疗手段的这类恶性肿瘤提供了全新的治疗思路。
(编译 孙洪)