化解挑战！温医大宋伟宏院士团队发文：揭示肿瘤发生和发展的新机制

近日，温州医科大学宋伟宏、王朝、天津医科大学杨吉龙及李俊共同在期刊《Genome Biology 》发表了题为“Landscape of enhancer disruption and functional screen in melanoma cells”的研究论文，该研究利用了297个黑色素瘤全基因组测序样本，以优先考虑高度复发的区域。通过在黑色素瘤细胞中对与高度复发区域相关的增强子进行基因组规模的CRISPR干扰（CRISPRi）筛选，作者鉴定出了66个显著的击中点，可能具有抑制肿瘤的作用。

https://doi.org/10.1186/s13059-023-03087-5

研究背景

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黑色素瘤是最具侵袭性和恶性的肿瘤之一，病死率高，全球每年报告死亡超过5万例。之前的大规模基因组测序研究已经在不同类型的黑色素瘤中确定了许多可能的癌症基因和热点。然而，约15%的皮肤黑素瘤和超过50%的黏膜/肢端黑素瘤患者无法根据最常见的显著突变基因(包括BRAF, RAS和NF1)的模式进行分类。很少有研究系统地描述了蛋白质编码基因以外的基因组事件及其在黑色素瘤发展中的功能。主要挑战来自黑色素瘤基因组的高突变负荷，该基因组具有可归因于紫外线辐射的C > T核苷酸转换特征。这阻碍了仅依靠基因组测序和计算模型从背景突变中识别真正的黑色素瘤驱动基因，特别是在非编码基因组区域。

鉴于对局部超突变过程知之甚少，建立和阐明黑色素瘤的调控环境，如增强子破坏，可以为识别非编码驱动因素提供有效途径。已经证明，黑色素瘤中SOX10/MITF和AP-1/TEAD规则组的增强子特征强烈富集。此外，KMT2D或STAG2突变黑色素瘤可以通过增强子重编程重新连接代谢途径或干扰素信号。重要的是，基于CRISPR的顺式调控元件(CRE)筛选为全面研究癌症非编码基因组中的功能性突变事件提供了一个强大的工具。高分辨率CRISPR筛选了三个基因周围的非编码功能元件，包括NF1、NF2和CUL3，发现了几个调节黑色素瘤耐药的关键CRE。这些研究强调了黑素瘤发生过程中CRE失调的重要性，并强调了系统解读黑素瘤基因组中增强子改变事件的必要性。

基于297例黑色素瘤WGS数据高复发区(HRRs)全基因组鉴定和优先排序

研究过程

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在本研究中，研究人员系统地整合了297个黑色素瘤WGS数据集，并制定了一种策略来估计SV和SNV/INDEL的HRR。因此，研究人员提出了最大的黑色素瘤基因组学全基因组研究之一。研究人员设计了一种基因组规模的CRISPRi筛选方法来研究HRR相关增强子的功能后果，并发现了66个显著的增强子，这些增强子可能在黑色素瘤细胞中发挥生长抑制作用。这些功能增强子与几个关键的黑色素瘤相关TF共定位，并且通常独立于黑色素瘤中典型显著突变基因的突变模式。通过应用H3K27ac HiChIP染色质环检测，研究人员确定了200个与功能性HRR相关增强子相关的靶基因，其中一些可能与黑色素瘤的潜在新机制有关。深入的功能分析表明，两种排名最高的增强子对于维持黑色素瘤细胞中MEF2A和PTEN的肿瘤抑制潜力至关重要。

为了获得所需的样本量，本研究结合了来自不同队列(包括欧洲、澳大利亚、巴西和其他人群)和各种癌症亚型(包括皮肤黑色素瘤和少数粘膜/肢端黑色素瘤)的高覆盖率黑色素瘤WGS数据。另一方面，在这项研究中，尽管本研究提供了关于黑色素瘤中功能性HRR相关增强子的重要见解，但研究人员认识到它的局限性。在本分析中，筛选增强子的选择和基于A375细胞系的染色质相互作用测量并没有完全考虑不同黑色素瘤背景下表观基因组异质性和3D基因组环结构固有的复杂性。表观基因组异质性是癌细胞的一个基本方面，3D基因组组织极大地影响了基因表达和细胞功能，有证据表明，不同细胞类型之间存在实质性差异。因此，为了提高研究人员对黑色素瘤中复杂的基因调控的理解，未来的研究应该系统地考虑这些因素。

研究发现

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鉴于研究人员在CRISPRi筛选中发现66个显著的HRR相关增强子，其中许多增强子连接远端靶点或根据H3K27ac HiChIP调节未特征性的黑色素瘤驱动基因。显著性最高的增强子E_349环在MEF2A的启动子上，而不是其设计的靶基因IGF1R。MEF2A在不同的肿瘤中具有不同的肿瘤抑制或致癌活性。然而，MEF2A的特征尚不明确，并且很少在黑色素瘤中进行研究。通过结合基因组学，功能性和临床证据，研究人员发现在一个超级增强子区域内的关键增强子E_349，通过调节MEF2A的表达在黑色素瘤中发挥肿瘤抑制作用。相反，PTEN增强子之前被发现在T细胞白血病中对维持肿瘤抑制功能至关重要。与这一发现一致的是，研究人员发现几个远端下游增强子可以维持黑色素瘤中PTEN的肿瘤抑制潜能。

E_156和PTEN之间的远程相互作用维持了黑色素瘤抑制功能

研究结论

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本研究建立了黑色素瘤生长和进展中的关键增强子及其靶基因目录，并阐明了黑色素瘤驱动基因失调的新机制和新的治疗靶向策略。（转化医学网360zhyx.com）

参考资料：

https://doi.org/10.1186/s13059-023-03087-5

注：本文旨在介绍医学研究进展，不能作为治疗方案参考。如需获得健康指导，请至正规医院就诊。