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永城国际娱乐网址|《科学》:抑癌因子竟也致癌!华人科学家发现治疗肾癌更有效的新靶点|科学大发现

永城国际娱乐网址,电影《我不是药神》的热映,引起了人们对抗癌神药格列卫的广泛关注。

和格列卫一同进入大家视野的,还有费城染色体。95%的慢性粒细胞白血病患者是费城染色体阳性,这正是科学家发现格列卫的突破口。

在肾癌中也存在这样广泛的突变。在所有肾恶性肿瘤中,肾透明细胞癌(ccrcc)占到了70%,而在高达92%的肾透明细胞癌中,都存在vhl基因的突变[1],vhl蛋白失活被当做肾透明细胞癌的标志。

尽管当前的肾癌标准疗法也是靶向vhl蛋白下游的信号通路,但疗效并不尽如人意,而且在大部分病人中都存在抗药性问题,因而寻找新的治疗方法对于肾透明细胞癌患者来说迫在眉睫!

年轻的华人科学家zhang qing

近日,来自北卡罗来纳大学年轻的华人科学家zhang qing团队,在顶级期刊《科学》上发表了一项重要研究成果[2]。他们在vhl的下游找到了一个叫做zhx2的全新靶点,阻断这个靶点可以有效抑制肾癌的发展,而且适用范围比目前的标准疗法广泛的多。

那vhl蛋白到底是何方神圣?为什么它的突变会有如此严重的后果呢?我们来看vhl蛋白在细胞中所发挥的作用。

vhl蛋白是一个e3泛素连接酶,泛素化是一种降解信号,一旦某种蛋白被打上泛素的标签,就要走上被降解的命运了。看来,vhl蛋白发挥的是控制其他蛋白数量的作用,维持细胞内各种组分的平衡。

一旦vhl蛋白不工作了,那么受它调控的蛋白就不受控制了,从而引发灾难性的后果。

事实上,科学家们早就把目标对准了vhl的下游底物,目前治疗肾透明细胞癌的标准方法就是抑制vhl的主要底物hif。hif是一种转录因子,它能激活很多肿瘤相关基因的表达,促进肿瘤的发展和转移。

但是针对hif的抑制剂,如血管内皮生长因子(vegf)抑制剂等,在大多数病人中都存在抗药性问题[3]。因而,寻找vhl蛋白新的底物,锁定导致癌症发生的帮凶,对于肾透明细胞癌的靶向治疗来说具有重要意义。

在“茫茫”细胞中寻找被vhl作用的蛋白可不是一项简单的工作,要知道,细胞中可是有数万种蛋白,不过这可难不倒科学家们。他们设计了一个非常巧妙的大规模筛选实验来帮忙搜寻“真凶”。

vhl已知的主要底物hifα,都会被事先打上一种叫羟基化(细胞中各种修饰还真多)的标签,然后才能被vhl结合并降解。于是,推测vhl的其他底物可能也需要打这种标签。

而各种打了标签的底物之间会争宠,抢着与vhl结合。如果被打标签的hifα与vhl结合了,那么其他候选底物就不能结合了,这就叫做竞争性抑制,而没被打标签的hifα不能抑制其他底物。

根据这个思路,他们将所有人类的cdna文库分成近700份,每份包含24种不同的cdna,在大肠杆菌进行表达。随后将文库分别与vhl以及羟基化或非羟基化的hif1α进行共孵育。

对比hif1α羟基化组和非羟基化组,可以确认文库中是否含有能与vhl结合的蛋白,也就是vhl的潜在底物。通过这种方法,他们找到了vhl蛋白新的作用蛋白zhx2。

有意思的是,zhx2已被报道在肝癌和霍奇金氏淋巴瘤是一个癌症抑制因子[4]。而已有报道,zhx2同家族的其他成员与肾透明细胞癌的病理进程相关[5],推测其可能扮演着促进肿瘤发展的角色。

于是研究人员们对肾透明细胞癌病人的肿瘤组织进行测序,发现vhl缺失的肿瘤组织中,zhx2表达量高于正常组织,暗示其角色似乎不简单。然后,科学家开始研究zhx2在细胞中的功能。在vhl缺失的肾透明细胞癌细胞中敲出zhx2的表达,发现癌细胞的增殖受到了抑制。

进一步,在小鼠模型中,zhx2敲出的肾透明细胞癌肿瘤的生长也受到了抑制 ,如下图所示。这表明,zhx2是肾透明细胞癌生长所必需的,zhx2是致癌基因的身份被做实了!

下调zhx2表达后,肿瘤生长受到明显抑制

抓到了导致肿瘤发生的一个凶手,那它到底是如何作案的?zhx2蛋白在肿瘤产生的过程中到底扮演着哪样的角色?其背后的生物学机制又是怎样的?这是科学家所关心的问题,也是寻找新的癌症治疗策略的关键。

在敲出zhx2基因后,研究人员发现:抗凋亡、细胞增殖、肿瘤转移以及代谢等多种基因的表达下调。其中核因子nf-κb的下调引起了科学家的注意,nf-κb和肿瘤的发生有着密切的关系,它能激活一些信号通路,加快细胞的增殖并促进肿瘤的生长[6] 。

进一步研究证明,zhx2通过与nf-κb结合而激活其对下游目标基因的调控,发现有390个基因受到了zhx2与nf-κb的共同调控,其中32基因的高表达与肾透明细胞癌患者更差的预后相关,更有18个基因的高表达是病情恶化的强烈征兆!

这些结果表明zhx2能激活nf-κb信号通路而促进肾透明细胞癌的发展。下图是vhl突变的肾透明细胞癌中,因vhl蛋白失活导致肿瘤发生的分子机制[7]。

vhl突变引起肿瘤发生的分子机制

hif2α抑制剂是治疗肾透明细胞癌的常用方法,但只能在一小类癌症中发挥作用[8]。抑制zhx2能阻碍肾癌细胞系umrc2和umrc6的生长,而抑制hif2α却做不到。

这表明zhx2可能是一个更好的抗癌靶点。当然,要真正走向临床,还有很长的路要走,寻找和设计合适的小分子药物是首先需要解决的问题。

这项研究也为癌症生物学的研究带来了新的启发,在不同癌种中同一个基因分别发挥了抑癌和致癌的作用。这说明癌症相关因子在不同细胞间的基因组差异和功能分化是一个很有吸引力的研究方向。

编辑神叨叨

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参考文献:

[1] nargund, a. m., osmanbeyoglu, h. u., cheng, e. h., & hsieh, j. j. (2017). swi/snf tumor suppressor gene pbrm1/baf180 in human clear cell kidney cancer. molecular and cellular oncology, 4(4)

[2] http://science.sciencemag.org/content/361/ 6399/290.full

[3] escudier, b., szczylik, c., porta, c., & gore, m. (2012). treatment selection in metastatic renal cell carcinoma: expert consensus. nature reviews clinical oncology, 9(6), 327-337.

[4] yue, x., zhang, z., liang, x., gao, l., zhang, x., zhao, d. & ma, c. (2012). zinc fingers and homeoboxes 2 inhibits hepatocellular carcinoma cell proliferation and represses expression of cyclins a and e. gastroenterology, 142(7).

[5] r. j. kwon et al. (2017) expression and prognostic significance of zinc fingers and homeoboxes family members in renal cell carcinoma. plos one 12, e0171036.

[6] escárcega ro, fuentes-alexandro s, garcía-carrasco m, gatica a, zamora a (march 2007). "the transcription factor nuclear factor-kappa b and cancer". clinical oncology. 19 (2): 154–61

[7] http://science.sciencemag.org/content/361/ 6399/226.summary

[8] chen, w., hill, h., christie, a., kim, m., holloman, e., paviajimenez, a. & brugarolas, j. (2016). targeting renal cell carcinoma with a hif-2 antagonist. nature, 539(7627), 112-117.

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本文作者 | 低温艺术家 & bio talker

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