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人類基因組中大約有20000蛋白質(zhì)編碼基因，要定位出導(dǎo)致某種疾病的特定基因或途徑，就好比大海撈針一樣。肝細(xì)胞癌（HCC）的情況也是如此，研究發(fā)現(xiàn)HCC患者的癌癥基因組中有超過10000個(gè)突變，因此開發(fā)有針對性的治療方法極其困難。日前，由大阪大學(xué)的Tetsuo Takehara教授領(lǐng)導(dǎo)的研究小組利用一種新技術(shù)，可以找到與肝癌發(fā)展相關(guān)的基因和傳導(dǎo)途徑，使肝癌早診率提高100%！他們的研究成果發(fā)表在《PNAS》雜志上。
在西方國家，非酒精性脂肪性肝病（NAFLD）是導(dǎo)致肝癌（HCC）發(fā)生率上升快的原因；然而，引起NAFLD-HCC的分子機(jī)制仍然是個(gè)未知數(shù)。為了確定NAFLD-HCC的分子驅(qū)動(dòng)因素。
研究人員在肝臟特異性Pten基因敲除小鼠模型(PtenKO)和高脂飲食小鼠模型中進(jìn)行了“睡眠美容”轉(zhuǎn)座子突變篩選。(Pten基因編碼由403個(gè)氨基酸組成的蛋白質(zhì)，具有磷酸酯酶的活性。PTEN蛋白可通過拮抗酪氨酸激酶等磷酸化酶的活性而抑制腫瘤的發(fā)生發(fā)展。)
這項(xiàng)新技術(shù)涉及小型的、可移動(dòng)的DNA序列“睡美人”轉(zhuǎn)座子，它們被隨機(jī)地整合到基因組中的兩個(gè)不同的小鼠NAFLD模型中。轉(zhuǎn)座子插入會(huì)破壞正常參與腫瘤抑制的基因，或者激活附近的癌基因，從而使研究人員能夠通過受影響小鼠肝臟腫瘤加速或過度發(fā)育而發(fā)現(xiàn)潛在的HCC致病基因。
研究人員利用兩種NAFLD-HCC小鼠模型的睡眠美容轉(zhuǎn)座子突變，發(fā)現(xiàn)了數(shù)百個(gè)NAFLD-HCC候選癌基因，這些癌基因在與NAFLD和HCC相關(guān)的途徑中得到豐富。
“在數(shù)以百計(jì)的候選基因中，我們發(fā)現(xiàn)Hippo路徑中的Sav1基因是這兩種睡美人屏幕中變異頻率高的基因，”主要作者Takahiro Kodama表示。有趣的是，Sav1和Hippo通路還參與了器官大小的調(diào)節(jié)。如果這種通路被破壞，肝臟祖細(xì)胞就會(huì)不受控地反復(fù)復(fù)制，從而導(dǎo)致腫瘤的形成。
為了更全面地描述驅(qū)動(dòng)NAFLD-HCC的基因和進(jìn)化力量，我們首先在PtenKO小鼠上進(jìn)行了SB誘變篩選，為了實(shí)現(xiàn)全基因組覆蓋，我們使用兩個(gè)高拷貝的SB轉(zhuǎn)座子轉(zhuǎn)基因系（T2Onc2;6113和T2Onc2;6070），分別從位于第1和第4染色體上的轉(zhuǎn)座子中動(dòng)員轉(zhuǎn)座子，這是一個(gè)受遺傳紊亂影響的NAFLD-HCC模型。
結(jié)果發(fā)現(xiàn)，帶有SB轉(zhuǎn)位的PtenKO小鼠5個(gè)月時(shí)開始發(fā)生肝臟腫瘤，所有的雄性和雌性小鼠分別在7個(gè)月和8個(gè)月齡時(shí)發(fā)生腫瘤，腫瘤數(shù)目和每個(gè)動(dòng)物的大腫瘤體積也隨著時(shí)間的推移而增加，在PtenKO/SB小鼠中顯著高于PtenKO小鼠，這些數(shù)據(jù)清楚地表明，SB誘變加速了一個(gè)受基因突變影響的NAFLD模型的肝臟腫瘤的發(fā)展。
此外，在目前的研究中，研究人員發(fā)現(xiàn)在Sav1/Pten雙突變小鼠模型中，新脂肪酸的合成和肝臟脂質(zhì)的積累具有很強(qiáng)的激活作用，導(dǎo)致了NAFLD的進(jìn)展。而Sav1基因是Hippo信號通路中常被SB轉(zhuǎn)座子(睡美人)識別的突變基因，它通過抑制Hippo通路的下游效應(yīng)因子Yap，與PI3K信號協(xié)同防止脂肪性肝炎的進(jìn)展和隨后的HCC的發(fā)展。
綜上所述，通過比較兩個(gè)NAFLD-HCC小鼠模型中SB誘變所確定的CCGs(篩選基因)列表，我們能夠生成一個(gè)無偏頗的CCGs驅(qū)動(dòng)NAFLD-HCC的目錄。我們還證實(shí)了Sav1在NAFLD-HCC中的抑瘤作用，并確定了Hippo信號在NASH進(jìn)展和肝癌發(fā)生中的作用。
這項(xiàng)技術(shù)可以通過敲除相關(guān)基因而鑒別出腫瘤分型并進(jìn)一步阻斷癌癥的發(fā)展。我們知道在幾乎所有疾病中基因突變都有關(guān)鍵性的作用，因此這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用前景非常廣泛。隨著科學(xué)家們對導(dǎo)致不同疾病的基因變異的了解日益深入，基因編輯工程的日益精進(jìn)，目前人類無法治愈的疾病將會(huì)得到進(jìn)一步突破，讓我們拭目以待。
參考文獻(xiàn)：
Takahiro Kodamaa, Jing Yib，Justin Y. Molecular profiling of nonalcoholic fatty liver diseaseassociated hepatocellular carcinoma using SB transposon mutagenesis
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