用基因编辑逆转癌细胞,中国科学家取得重大突破

人类对癌症的奋战，旷日持久，备受挫折；然而没有放弃，且总结经验，正愈战愈勇。

多年研究，人类终于发现，攻克癌症只剩下了两条路：

一条是免疫疗法，一条是基因疗法。

先说说免疫疗法，当下免疫治疗十分火热，遗憾的是，大部分人却无法从免疫治疗中获益，或者获益有限。

这个问题存在的原因，一方面是肿瘤可能还存在其他抑制免疫系统的方式，使得免疫治疗药物无法起作用。另一方面还在于肿瘤进化出了耐药机制，使得药物的效果大打折扣，甚至直接失效。

正在人们对免疫检查点抑制剂的耐药性问题束手无策时，最近，哈佛大学的W. Nicholas Haining博士率领的研究团队发现，将肿瘤的ADAR1基因敲除后，便能大幅增强肿瘤对免疫治疗药物的敏感性，克服肿瘤对免疫治疗的耐药性。

这个发现对于克服当前面临的免疫治疗耐药性问题，具有重要的指导意义。这项研究发表在顶级学术期刊《自然》上。

W. Nicholas Haining博士

免疫系统在对肿瘤发起攻击时，首先要对肿瘤进行识别，这需要有肿瘤抗原的存在。肿瘤抗原包括肿瘤在癌变过程中产生的新抗原，以及肿瘤异常表达或过表达的抗原物质。

这些抗原可以是蛋白抗原，也可以是肿瘤特异的核酸，包括DNA和RNA。

患者在接受免疫治疗的过程中，往往会出现抗原丢失的现象，使得免疫系统不能对其进行识别，进而无法引发免疫反应。这是肿瘤对免疫治疗产生耐药性的重要原因。

寻找背后的耐药机制，对于让患者从免疫治疗中获益有极大的帮助。

▲肿瘤免疫反应

2017年， W. Nicholas Haining团队通过CRISPR技术对潜在的免疫治疗新靶点进行了大规模筛选，鉴定出了很多与肿瘤免疫相关的基因，这项研究发表在《自然》上。

在这些基因中，有一个叫ADAR1的基因表现尤为突出。当将肿瘤的ADAR1基因敲除后，耐药的肿瘤竟然能响应免疫治疗药物了！

W. Nicholas Haining团队证实ADAR1基因赋予了肿瘤细胞对免疫治疗的耐药性。

他们将ADAR1敲除的肿瘤细胞移植到小鼠体内后，发现肿瘤能很好地响应免疫治疗药物，炎症反应更强，且肿瘤几乎完全消失。与此相反，未敲除ADAR1基因的肿瘤则对免疫治疗没有响应。

▲ADAR1基因敲除后，再进行免疫治疗，肿瘤几乎被完全消灭

随后，研究人员对浸润肿瘤的免疫细胞进行了单细胞测序，发现在敲除ADAR1基因的肿瘤组织中，几乎所有类型免疫细胞的IFN反应都变强了。

将肿瘤ADAR1基因敲除后，再进行免疫治疗时，IFN信号通路便能被激活，从而抑制肿瘤细胞的生长，并引发炎症反应。

只要肿瘤中的IF信号能引起足够强的炎症反应，就能起到治疗肿瘤的效果。

另外通过另一种基因编辑技术，达到逆转癌细胞目的，被中国科学家实现了！

中国东方肝胆外科医院团队成功将肝癌细胞重编程并使得癌细胞回归正常细胞。

这么厉害的研究成果来自第二军医大学东方肝胆外科医院王红阳院士和丁劲教授的研究团队，通过细胞重编程技术，成功地在体内将肝癌细胞逆转为肝细胞样细胞（reprogrammed hepatocytes，rHeps）。

rHeps不仅逆转了癌细胞过度增殖等恶性表型，恢复了分泌白蛋白（ALB）、合成糖原、药物代谢等肝细胞特异性功能，还能够在肝功能衰竭小鼠模型中重建肝小叶、恢复肝功能。（相关文章发表在《细胞研究》上）

这项研究的成功完全扩展了现今对细胞重编程的认识，为癌症治疗提供了一条新的途径。

▲王红阳院士（右2）和她的研究团队

肝细胞核因子（HNF）是肝细胞特异性表达的一类转录因子，在肝细胞分化和维持肝功能中发挥着重要作用。

2011年，来自中国科学院上海生命科学院上海生化和细胞研究所的惠利健研究员，成功地利用肝细胞核因子将小鼠成纤维细胞诱导为功能性肝细胞样细胞（iHeps），为细胞重编程在医疗上的应用提供了更广阔的前景。

既然可以通过表达肝细胞核因子将成纤维细胞重编程为肝细胞样细胞，那么是不是也能够将肝癌细胞诱导为正常的肝细胞？

undefined

科学发展总是需要天马行空的脑洞，还有小心谨慎的实验验证。

在肝癌患者中，某些肝细胞核因子水平低于健康人群，水平发生变化的这几种核因子种类排列组合的方式挺多：HNF1A、HNF4A、FOXA3三种核因子水平或独自降低、或两两组合地降低，还有50%的患者三种核因子水平都降低了。

在之前的研究中，研究人员还发现肝细胞核因子HNF4A的高表达可以抑制肝癌细胞的增殖。于是，HNF1A、HNF4A和FOXA3这三种肝细胞核因子就被“盯上了”。

在这次的研究中，研究人员利用腺病毒载体将HNF1A、HNF4A和FOXA3三种肝细胞核因子导入肝癌细胞，感染率接近100%，肝细胞的标志性基因表达水平逐渐升高，在7天的时间里，被重编程的肝癌细胞（rHeps）逐渐变得扁平，表现出明显的肝细胞形态学特点。

▲重编程的癌细胞（右）表现出明显的肝细胞形态特点

令人欣慰的是，rHeps可不是“表里不一”的坏家伙，不仅形态从肿瘤细胞变成了普通细胞，功能也发生了相应的改变。

近一步的实验结果显示，rHeps的增殖速度明显低于对照组细胞，迁移能力极低，肿瘤最吓人的是什么？不就是它“无限增殖”还“移形换影”的超能力嘛！

研究人员将rHeps接种于小鼠双侧背侧，14天后，接种癌细胞的小鼠无可奈何地被肿瘤俘虏，而接种rHeps的小鼠直至第60天依然没有发现肿瘤生成。这就说明，邪恶的肿瘤表型已经消失了！

▲接种rHeps的小鼠直至第60天依然没有发现肿瘤生成

优秀的rHeps不仅脱离了癌细胞的恶性增殖表型，还可以行使一定的肝细胞特有功能。诸多肝细胞标志性基因表达上升，糖原的储存、乙酰化低密度脂蛋白（ac-LDL）的摄取等肝细胞标志性功能逐渐恢复。

并且，细胞色素P450酶（CYP450）的水平显著上升，CYP450可是肝脏解毒功能的重要参与者，其表达水平和药物反应在评价肝细胞药物代谢能力上几乎可以“一锤定音”。

当然了，仅仅靠移植细胞是搞不定癌症的，得看这三种核因子在体内是不是也同样能大展神威。研究人员将三种核因子导入肝癌模型小鼠，成功地实现了在小鼠体内逆转肝癌细胞，rHeps在小鼠肝脏内广泛分布，并且显著提高了小鼠的生存率。

肝癌是全球第六大常见癌症，死亡率在所有癌症中高居第三。尽管相关的诊断和治疗已经取得了巨大的进展，但是依然没有办法阻止肝癌夺走人类生命的脚步。

通过外源表达三种肝细胞核因子，可以诱导内源性核因子的表达，使重编程细胞表现出健康的肝细胞表型，甚至可恢复肝细胞的部分标志性功能，这是首次实现肿瘤细胞在体内的逆转并建立正常的组织结构和功能，是癌症治疗路上一条充满了希望的新途径！

或许，在之后的研究中，可以利用细胞重编程技术，将更多种类的实体瘤逆转为正常细胞！肺癌细胞、脑癌细胞、乳腺癌细胞等等全部安排上！（转化医学网360zhyx.com）