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Rene Bemards
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Cell 135, 793 – 795, November 28, 2008
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在癌细胞中发现的各种基因拷贝数的改变之中，那一种改变对癌症表型最为关键？Zender等在本期Cell描述了鉴定与癌症有关的新肿瘤抑制基因的基因组学综合方法。
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由于癌细胞基因组不稳定性的增高，它们通常有复杂的核型，基因拷贝数有很大的增加或减少。尽管目前的基因组杂交比较(CGH)技术能够在很大程度上解析基因拷贝数的增加或减少，但在这种研究中给出的基因组区域仍相当大，可能含有几十个甚至几百个基因。一个有待回答的关键问题是在这类区域中的众多基因中，哪些是癌症表型的“司机”，哪些是“乘客”，后者表达的改变不会产生癌症。Zender等在本期Cell中发表的深入研究描述了在肝癌的基因拷贝数丢失区域中鉴定癌症启动者的综合方法，并用该方法鉴定了新的肿瘤抑制基因。
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Zender等的研究始于建立98个人肝癌的高解析度CGH阵列图。他们的工作集中在较小(<5 MB)的重复缺失上，因为这种大小的位点缺失很可能含有肿瘤抑制基因。他们总共鉴定了58个重复缺失，含有362个潜在抑制基因。为了研究其中哪些基因与肝癌的产生有关，Zender等使用了先前建立的小鼠肝癌模型，该模型包括因丢失肿瘤抑制基因p53和表达C-Myc致癌基因（这两个过程频繁出现在人肝癌中）而无限增殖的鼠类胚胎肝细胞。尽管这些肝细胞是无限增殖的，但它们并不形成肿瘤，只有在引入另外的致癌基因或肿瘤抑制基因时，才被诱导产生肿瘤。为了找出在361个潜在人肿瘤抑制基因中哪些可以驱动致癌过程，Zender等首先鉴定了其中301个基因的小鼠直系同源基因并获得了可传递短发夹RNA (shRNA)的反转录病毒载体，以便将这些基因敲除。他们在一个先导实验中测试了与WNT信号传导途径的两个组分有关的“正控制”shRNA，因为WNT途径在肝癌中通常不受调节。用攻击Axin或Apc的shRNA感染表达c-Myc和缺失p53的小鼠肝细胞导致小鼠迅速产生肝癌。其后的实验表明，在用无活性的shRNA使有活性的shRNA的稀释度为1：48时，仍可大量产生肿瘤，因此可筛选出少量有潜在致癌活性的shRNA。
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当用上述测定方法筛选作用潜在肿瘤抑制基因的shRNA库时，可观察到大量的诱导性癌变（13个被测试的shRNA库中有7个可产生肿瘤），而随机挑选的10个shRNA库中没有一个可引发肿瘤生长。这项结果清楚表明，在人肿瘤中发现的基因组缺失与肿瘤的产生有关。Zender等进一步将在小鼠肿瘤中的shRNA载体与在shRNA库中的原有shRNA进行比较。在肿瘤中富集的特定shRNA可作为该shRNA可促进体内肿瘤生长的证据。用这种方法总共鉴定了36个shRNA，比在原始质粒库中的数目至少增加了2.5倍，这使得进一步筛选其中哪些shRNA可促进体内肿瘤生长成为可能。由此筛选出6个基因：Pten, Xpo4, Ddx20, Gjd4, Fst15和Nrsn2，用多个不同的shRNA抑制这些基因可显著增加无限增殖的肝细胞的癌变。这6个基因中只有脂磷酸酶PTEN曾被认为与人类癌症有关。& D" } T8 E4 N& x: r
, s* S- ^( F, p# M4 N1 } 在筛选中得到最多富集的是为Exportin 4编码的Xpo4基因。Exportin 4是细胞核转运因子家族成员，可从细胞核中输出Smad3 (TGFβ信号传导中的组分)和Eif5a1及Eif5a2（两个密切相关的翻译起始因子）。Xpo4在肝细胞中的去除肯定会引起细胞核Smad3的增加，并伴随有TGFβ靶基因的上调。对TGFβ的这种影响可以很好地解释去除Xpo4后癌变的增加。另外，Zender等注意到，在得到研究的98个人肝癌中，有22个肝癌中的一个为XPO4的底物EIF5A2编码的基因被频繁扩增。Eif5a2基因（不包括Eif5a1基因）的超量表达可启动表达c-Myc并缺失p53的肝癌细胞转化成癌细胞，这说明XPO4蛋白不仅作用Smad3，调节癌变，而且也作用Eif5a2蛋白。值得注意的是，当Zender等检索乳腺癌中基因拷贝数变化的数据库时，发现在30%以上的肿瘤中XPO4基因被删除，这种删除与肿瘤的低存活度有关。另外，为XPO4的底物EIF5A2编码的基因存在于乳腺癌扩增子中。纵上所述，这项研究定义了一个由XPO4和EIF5A2组成的新癌变信号传导途径。% j3 U/ p) h3 \- o- m4 G
0 |! D( L) G$ D$ H q( ` 上述研究最令人惊讶的是鉴定了大量肿瘤抑制基因，但如果考虑到Zender等使用了有高度局限性的模型系统来寻找增加癌变的基因，并不是所有的敲除载体都可消除表型，这项工作的意义更为突出。其他的遗传背景可能有更多的敲除载体，因而也可鉴定其他的基因。/ Y: H8 w0 `3 [8 x% w$ @6 T6 n
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上述研究鉴定了一个与跨越细胞核膜的蛋白质转运有关的致癌信号传导途径，这是出乎意料的，但并非没有先例。为核孔蛋白NUP98编码的基因是癌症转移的重要标靶。NUP98的融合蛋白包括同源框转录因子、拓扑异构酶和RNA解旋酶。例如，在骨髓增生异常综合症、急性粒细胞白血病和慢性粒细胞白血病急变的病人中已发现有NUP98-HOXD13融合蛋白。 {1 Y1 x* _/ }0 e4 T) {
; q. w8 v8 m0 X, u4 c2 ]4 z 最近Firestein等使用类似的方法鉴定与结肠癌有关的新基因。这项研究第一次筛选了某些基因，这些基因的抑制可抑制人结肠癌细胞的增殖和WNT传导。将潜在致癌基因的名单与结肠癌基因拷贝数增加区域的基因名单进行比较，鉴定出了依赖于细胞周期蛋白的激酶8(CDK8)是新的结肠癌致癌基因。Firestein与Zender等人的工作指出了将功能丧失的遗传筛选与人类癌症中基因拷贝数改变的分析相结合所具有的巨大威力。特别值得关注的是，在Zender等详细研究的6个基因中只有一个先前被认为与人类癌症有关，这说明该类方法可不断找出与癌症有关的各种新的重要基因。这类基因因其在人类癌症中的确切作用可成为重要的潜在药物标靶。
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( n4 U0 H4 f5 I# q! W/ A本文转自建人先生原创，感谢 |
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发表于 2009-4-22 22:53
发表于 2009-4-23 04:40
