學術指導：黎志宏教授
1月15日，一篇發表在Nature Medicine上的文章揭示：骨肉瘤細胞通過正向選擇激活基因組中的某些增強子來獲得轉移能力。
研究背景骨肉瘤好發於兒童和青少年，通常這些年輕的患者最終死於癌轉移，所有轉移病例中有四分之三轉移到肺部。在這篇發表的文章中，作者比對配對的原發骨肉瘤與其肺部轉移癌細胞增強子的表觀遺傳學狀態，發現某些增強子在癌細胞轉移發生過程受到了正向選擇被激活，使下遊基因轉錄增強，從而使細胞獲得轉移能力。
一. 轉移相關的增強子（Met-VELs）的發現
如Figure 1a所示，作者選擇了5組配對的原發骨肉瘤和肺部轉移癌，另外還有5對通過不同方法誘導使之獲得轉移能力的原始和後代骨肉瘤細胞系。採用增強子標記物H3K4me1和H3K27ac抗體，對這些樣品進行染色質免疫共沉澱測序（CHIP-seq），從而了解增強子上表觀遺傳學狀態。作者把凡是在轉移細胞與原始細胞中信號有3倍以上差異的區域定義為轉移相關的增強子（Met-VELs）（Figure 1d）。通過信息學分析，作者發現這些受到激活的MET-VEL的分布雖然在10組中彼此重疊度不高，但是都呈現在基因附近成簇分布的特點（Figure 1g）。
Figure 1a
Figure 1d
Figure 1g
二. Met-VEL通過表觀遺傳學狀態對下遊基因的轉錄進行調控
根據成簇狀分布的特點，作者認為這些簇狀激活Met-VEL的出現是正向選擇的表現。為了進一步探查這些VELs與轉移相關的具體機制，作者選取了之前用過的三對相關細胞系，對它們進行GFP標記後，注入小鼠靜脈，使其轉移入肺部。之後，切取肺部組織，分離細胞進行體外培養。在培養的短時間（24小時）和長時間（14天）後分別進行RNA 測序，分析轉錄組（Figure 2a）。通過對轉錄組分析，作者發現增強子下遊基因的轉錄高低與前面解析的Met-VELs表觀遺傳學狀態相關度很強，即在轉移癌中激活的Met-VELs下遊基因轉錄增強，反之亦然（Figure 2b）。
Figure 2a
Figure 2b
三. F3蛋白作為激活態MET-VEL的下遊，可以促進癌細胞轉移
基於上述發現，作者認為可以提出一個假設，即癌細胞基因組的增強子在原發癌的生長中受到選擇，一些利於轉移的增強子受到正向選擇，被H3K4ac標記為激活態，從而使其下遊的基因轉錄增強，細胞獲得更高的轉移能力。為了了解更詳細的機制和得到具體的靶向位點，作者決定對Met-VELs相關的基因和轉錄因子進行篩查，設計了針對33個基因的shRNA庫來靶向敲除候選基因或者轉錄因子，通過觀察處理後細胞的轉移能力進行篩選。最終，在六個敲除後有明顯效果的基因中，F3蛋白受到注意，因為它上遊的Met-VELs在轉移組織中受到較強地激活。後續實驗證實將F3利用小幹擾RNA 敲除後，原發癌的生長不會受到影響，但它在肺組織中的擴增明顯降低，小鼠的生存時間也得到提高（Figure 4e, g）。
Figure 4e
Figure 4g