北大联合北京协和医学院揭示胰腺癌转移新机制 提供治疗新策略
近日，北京大学研究人员联合北京协和医学院研究人员共同在期刊《Cell Death& Disease》上发表了题为“High-throughput functional screen identifies YWHAZ as a key regulator of pancreatic cancer metastasis”的研究论文，该研究中，研究人员建立了一个基于piggyBac转座子的高通量遗传筛选平台，研究人员发现YWHAZ是胰腺癌转移的关键调控因子。研究人员证明了基因搜索载体对Ywhaz的功能性激活导致小鼠胰腺癌细胞转移能力增强。YWHAZ促进胰腺癌细胞转移的作用在人胰腺癌细胞中得到进一步验证。YWHAZ的过表达通过调节上皮细胞到间质细胞的转化，导致体外转移表型更具侵袭性，体内存活率更短。因此，本研究建立了一种高通量筛选方法来研究新基因的功能相关性，并验证了YWHAZ是胰腺癌转移的关键调节因子。
研究背景
胰腺导管腺癌(PDAC)是常见的胰腺癌类型。它是美国癌症死亡的第四大原因。其高死亡率可能是由于大多数PDAC患者的局部晚期肿瘤和/或转移的诊断较晚。因此，需要研究胰腺癌转移的分子发病机制，以制定新的有效的治疗策略和临床管理。
既往研究表明，肿瘤转移是一个多步骤的过程，受肿瘤细胞和肿瘤微环境中一系列遗传和表观遗传事件的控制，如“种子和土壤”假说所示。对PDAC进展进行的大量组织学和分子研究表明，PDAC从称为胰腺上皮内瘤变(PanIN)的侵袭前状态演变为晚期侵袭性PDAC，并伴有KRAS和某些肿瘤抑制基因的频繁突变。越来越多的研究表明这些基因是PDAC发展和转移的驱动因素，这表明需要开发针对这些基因的治疗药物来治疗癌症。然而，到目前为止，临床上仍然缺乏有效的、有希望的抗癌药物。此外，近期的高通量测序分析报告了临床样本中数千种低频体细胞基因突变。这些突变中的大多数与PDAC转移的功能相关性不确定，这表明已鉴定的特征突变可能代表了驱动PDAC发展和转移的一小部分基因。从这种复杂的遗传背景中识别新的“驱动”基因或途径仍然是癌症研究的一大挑战。
利用转座子标记的突变技术进行表型驱动的基因组筛查已被证明是识别疾病发病机制中潜在靶基因的有效策略。另一个转座子piggyBac是产生插入突变的一种有前景的替代方法。PiggyBac近期经过工程改造，在许多类型的细胞中都具有高度活性，而且还可以介导体内哺乳动物细胞中的长期表达。基于piggyBac的功能遗传筛选已经识别出许多与肿瘤发生相关的癌症相关基因，而这些基因在基于SB转座子的功能遗传筛选中无法识别。因此，piggybac介导的突变是一种很有前景的方法，用于开发功能基因组筛选，以确定PDAC中潜在的转移控制靶点。
研究过程及发现
本研究旨在探讨胰腺癌转移的致病机制并鉴定致病基因。在低转移的小鼠胰腺癌细胞系中建立高通量突变库，以获得功能缺失或功能获得的基因和长链非编码RNA等。进一步筛选高转移表型，并在免疫应答良好的小鼠胰腺癌模型中进行验证。
本研究表明，PB-GSV与单独的转座酶共转染后，可以有效整合到基因组的四核苷酸TTAA序列中，更容易整合到转录位点(85%)，尤其是内含子(77%)。研究人员进一步研究了PB-GSV靶向的两个基因Ywhaz和Anxa3，以证实它们对致突变系统的调控作用。在这两种情况下，Dox治疗不仅减少了肺转移，而且延长了小鼠的存活率。YWHAZ在小鼠Pan02-4B3细胞和人aspc -1细胞中均有促进作用。这些结果表明，基于piggyBac的高通量调控诱变系统是发现肿瘤转移致病基因的有效工具。
本研究鉴定的36个基因中，Ywhaz、Masp1、Lars2、Actb、Cenpe、2610507B11Rik等16个基因为功能获得突变, 10个基因为功能丧失突变，主要在转座子介导的突变发生的转移亚克隆中发现，提示其在胰腺癌转移中的致病作用。其中，一些基因是首次被鉴定为胰腺癌转移的致病基因，尽管其中一些基因在某些肿瘤类型中被报道为肿瘤抑制基因或致癌基因。
转移的第一步是从原发肿瘤部位脱离并侵入邻近的血管系统，这表明它们的细胞间粘附的破坏和细胞迁移的增加是癌症转移的关键标志。在胰腺癌细胞系和胰腺癌小鼠模型中，VMP1过表达可以增加抗肿瘤药物的耐药性，但不依赖于自噬相关的作用，也被发现与胰腺癌的分级有关，特别是与低分化亚型有关，但尚未有明显证据表明其在癌症转移中的作用。加速胰腺癌转移的VMP1功能丧失可能有完全不同的途径，这些候选基因的作用值得进一步研究，这些研究结果可能为胰腺癌的转移和治疗提供新的思路。
YWHAZ是小鼠和人胰腺癌转移的调节因子
研究意义
综上所述，研究人员建立了一个基于piggyBac转座子的突变系统，以在体内对小鼠胰腺癌转移的致病基因进行功能性筛选。研究结果表明，调控功能基因组筛选是鉴别肿瘤转移致病基因的有效工具。这些鉴定的基因可能为癌症转移的潜在机制提供新的见解，并为胰腺癌的治疗提供新的治疗策略。
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