責編 | 酶美
癌症發生發展的根本原因是基因突變。近年來基因組測序技術迅猛發展，大量位於基因編碼區的驅動突變（Driver mutation）得以快速鑑定，為癌症研究和臨床治療提供了寶貴的信息。然而，人類基因組研究顯示編碼區僅佔整個基因組的1％，其餘99%均為非編碼區，且絕大多數癌症基因組的突變均位於非編碼區內，我們目前對於這些突變是如何影響癌症發生發展的知之甚少。
近日，美國德克薩斯大學西南醫學中心徐劍（Jian Xu）課題組的李開龍、張元女、柳欣以及劉宇璇等研究者整合了靶向測序（Targeted Resequencing）和表觀基因組編輯篩選等技術對白血病患者非編碼區調控序列進行了功能分析及驗證，篩選得到的部分新型致癌突變可促進白血病的發生發展，有望成為潛在的診斷治療靶點。
相關研究結果於近日在線發表於Cancer Discovery上，題為「Non-Coding Variants Connect Enhancer Dysregulation with Nuclear Receptor Signaling in Hematopoietic Malignancies」。
已有研究表明，非編碼區調控元件（增強子、啟動子等）的異常與機體發育、癌症發生發展密切相關。儘管已知癌症患者非編碼區調控序列存在大量突變，但如何鑑定其中的驅動突變仍然是一個很大的挑戰，這主要是因為我們當前仍缺乏一套用於非編碼區驅動突變分析鑑定和高通量功能篩選的平臺。
為此，研究人員首先對120例白血病患者及細胞系非編碼區調控序列（增強子及啟動子）進行靶向測序及突變分析，並利用表觀基因組編輯技術對其中的1836個高頻突變順式調控元件進行功能篩選，最終得到131個候選促癌調控元件以及87個候選抑癌元件，部分候選元件已被證明與癌症發生發展密切相關。
進而，研究人員以KRAS促癌增強子以及PER2抑癌增強子為例進一步闡明了非編碼區突變在白血病發生發展中的作用。KRAS蛋白是一類GTP酶，可通過與GTP或GDP結合的相互轉換來控制細胞因子和生長因子等激發信號在細胞中的傳遞，從而調控細胞的增殖和分化等生命活動。
KRAS編碼區突變是最常見的癌症驅動突變之一，然而此類突變在白血病中極為罕見。研究發現KRAS表達水平與急性骨髓性白血病患者（Acute myeloid leukemia，AML）預後生存呈負相關，但其分子機理目前並不清楚。結合基於CRISRP/Cas9 的增強子敲除技術、致癌突變敲入技術以及小鼠異種移植等方法，研究人員發現KRAS增強子中的DNA突變能增加核受體PPARG/RXRA的募集，進而激活增強子的活性以及原癌基因KRAS的表達，最終促進癌細胞的增殖。
PER2蛋白參與調控機體的晝夜節律，其表達水平與多種癌症患者預後生存成正相關，且在多種癌症中表現出抑癌作用。有意思的是，研究發現核受體PPARG/RXRA也參與了PER2蛋白表達水平的調控，具體來說，PER2增強子中的DNA突變能減少核受體PPARG/RXRA的募集，進而抑制增強子的活性以及抑癌基因PER2的表達，從而促進癌細胞的增殖。進一步的研究顯示，核受體家族的多個成員在多種癌症中均與非編碼區DNA突變相互作用，暗示這一調控機制有可能在多種癌症發生發展中普遍存在。
基因組的不穩定性是癌症的重要特徵之一，少數驅動突變(Driver mutation)的發生往往伴隨著大量的乘客突變(Passenger mutation)。鑑於驅動突變是癌症診斷治療的分子靶標，所以從大量的癌症基因組突變中識別出驅動突變對於癌症研究及藥物開發尤為關鍵。該研究整合了靶向測序、突變分析鑑定以及高通量表觀基因組編輯篩選等技術，為白血病以及其他疾病非編碼區驅動突變的篩選鑑定以及功能驗證提供了全新的思路和策略。所篩選得到的候選調控元件以及核受體之間的協作加深了我們對癌症發生發展機理的認識，有望為癌症診斷治療提供新的靶點。
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