顶级期刊发文!中国科学家在食管癌领域取得重大突破

医疗健康 来源:奇点网(微信号 geekheal_com) 作者:应雨妍

两周前,中国医学科学院和北京协和医学院的林东昕院士和吴晨教授在消化领域顶级期刊《Gastroenterology》上发表研究,他们发现BRCA1相关蛋白BRAP是食管鳞状细胞癌(ESCC)发展、转移的重要蛋白,显著增强了ESCC的侵袭性!这也为ESCC的精准治疗提供了一个可能的靶点[1]。

ESCC占全部食管癌的90%[2],我国食管癌患者也主要表现为鳞癌。食管癌在发展中国家属常见肿瘤,我国更是食管癌发生大国,河南、四川、福建和广东等都是高发地区,河南安阳、河北邯郸以及晋东南地区食管癌死亡率居高不下。

根据WHO的统计,我国食管癌患者占到全球患者的一半,死亡人数也占到49%[3]!食管癌侵袭性强,缺乏特异性,大多数患者确诊时就已经是中、晚期了,5年生存率只有39%和4%[2]。

这次研究的两位通讯作者之一的林东昕院士是我国著名的肿瘤遗传学专家,另一位80后的吴晨教授对于“吃瓜群众”来说可能更为熟悉,因为她曾是第十二届“中国青年女科学家奖”的九位获奖者之一,被各路媒体称赞“既有颜值,又有实力”。

吴晨教授致力于研究食管癌等消化系统恶性肿瘤,希望推动食管癌的精准治疗。在接受人民日报采访时,吴晨教授表示,有一位食管癌领域的前辈曾说过,食管鳞癌的问题只能靠我们中国的科学家自己来解决。

通过全基因组关联研究(GWAS),吴教授曾连续4年在《Nature Genetics》杂志上发表文章,他们陆续发现了11个与ESCC发病风险或是患者预后及存活时间存在相关性的基因座(以基因表达蛋白的功能划分,如果不同基因功能相近,那么可以看做是一个基因座上的)[4,5,6,7]。

患者的预后和存活时间与肿瘤的侵袭性和转移能力密切相关,于是研究人员希望在这些“候选人”中确定是不是真的有哪位促进了ESCC的进展,增加了肿瘤的侵袭性和转移,将相关性进一步确定为因果性。

在这次新的研究中,他们对相关的47个基因及表达的蛋白进行了逐一地排查,最终发现,BRCA1相关蛋白(BRAP)正是他们要找的这个“关键一号”。

在体外的3个癌细胞系的实验中,47个基因中的10个促进了癌细胞的迁移,8个抑制了迁移。在它们之中,有两位表现特别“出色”,一个是糖蛋白基因AHSG,还有一个就是BRAP,当敲低它们时,三个细胞系中癌细胞的迁移都被抑制,而其他的都只能作用于一个或是两个细胞系。

接下来,研究人员检测了他们跟踪随访的94位确诊ESCC患者的AHSG和BRAP的水平,利用统计学方法计算出了这两个基因与生存时间之间的相关性,发现高表达BRAP患者的死亡风险竟然会比低表达患者增加141%(风险比HR=2.41)!此外,生存期缩短也与BRAP的高表达显著相关(I、II期患者风险比为3.43,III、IV期患者为2.00)。90%的肿瘤组织与非肿瘤组织相比都有BRAP的高表达,而AHSG却没有发现这些表现和相关性。


患者生存率随时间变化曲线,左:全部患者;中:II期患者;右:III、IV期患者,红色曲线为BRAP高表达,蓝色为低表达

于是研究人员开始专注于BRAP,BRAP是BRCA1的相关蛋白,可以识别BRCA1的信号,在乳腺癌和卵巢癌中都发挥着作用。当研究人员将敲低了BRAP的癌细胞系转移到小鼠体内后,与未敲低的相比,肿瘤的肺转移得到了很好的抑制。

接下来就是探究原因的时候了,BRAP是通过什么途径增加了癌细胞的侵袭性,导致了ESCC的转移呢?通过对过去研究的回顾,研究人员发现敲低冠状动脉内皮细胞的BRAP会抑制NF-κB(一种转录因子蛋白)信号通路[8],而NF-κB信号通路的异常激活又与多种癌症的进展和转移有关[9]。因此,研究人员猜测,可能在ESCC中,BRAP也是通过NF-κB通路来介导肿瘤转移的。


NF-κB结构

通过抑制BRAP蛋白,研究人员发现NF-κB通路的信号有90%被抑制,同时,NF-κB蛋白的核易位也被抑制。这是什么意思呢?在正常细胞中,NF-κB会和另一个抑制它的蛋白结合形成复合体,这样的NF-κB处于失活状态,默默地生活在细胞质中,不能“搞事情”。

然而当出现了一些炎症因子或紫外线等外界刺激时,这个抑制蛋白会“背叛”、脱离它们的复合体,被修饰后降解,没有了抑制蛋白,NF-κB就从失活状态被“激活”了,挣脱了“束缚”的它会迅速从细胞质进入细胞核,这就是NF-κB的“核易位”。进入细胞核后,作为一个转录因子,它会诱导与它相关基因的转录,开启了NF-κB信号通路异常激活的大门,NF-κB就会开始“搞事情”,助力肿瘤的发展了。

当研究人员刺激BRAP过表达时,NF-κB的核易位也相应地增加了。这说明,ESCC的发展是通过BRAP的过表达,刺激NF-κB核易位的发生,使得NF-κB信号通路被“打通”,然后帮助ESCC发展和转移。

当研究人员用NF-κB抑制剂PDTC来处理ESCC细胞系时,癌细胞的迁移和发展被抑制,BRAP的表达量也得到了控制。于是,研究人员坐实了他们的观点:ESCC能嚣张地发展和转移正是因为BRAP开辟了NF-κB这条“阴险小路”。


用PDTC处理高表达BRAP的癌细胞系(绿色)、不用PDTC处理高表达BRAP的(红色)和BRAP表达正常的对照组(蓝色)在迁移能力(migration)和侵袭性(invasion)的对比,对照组设置为1

除此以外,研究人员还一举发现了两个BRAP的帮凶——基质金属蛋白酶9(MMP9)和血管内皮生长因子C(VEGFC),它们也已经被发现可能会通过NF-κB来促进癌症的进展或转移。在这次的研究中,ESCC细胞系BRAP过表达也“带动”了MMP9和VEGFC水平的升高,相应的,敲低BRAP则明显降低了MMP9和VEGFC的水平。

综合这些发现,研究人员总结,ESCC的发展和转移是通过BRAP—NF-κB这条通路导致的,这是首次揭示出过表达的BRAP是NF-κB信号通路异常激活的重要因素,也提示其他的研究人员,BRAP和NF-κB都可能是治疗ESCC潜在的重要靶点 。

参考文献

[1] Zhao Y, Wei L, Shao M, et al. BRCA1 Associated Protein Increases Invasiveness of Esophageal Squamous-Cell Carcinoma[J]. Gastroenterology, 2017.

[2] Rustgi A K, El-Serag H B. Esophageal carcinoma[J]. New England Journal of Medicine, 2014, 371(26): 2499-2509.

[3] World Cancer Report 2014[M]. World Health Organization, 2014.

[4] Wu C, Hu Z, He Z, et al. Genome-wide association study identifies three new susceptibility loci for esophageal squamous-cell carcinoma in Chinese populations. Nat Genet 2011;43:679?684.

[5] Wu C, Kraft P, Zhai K, et al. Genome-wide association analyses of esophageal squamous cell carcinoma in Chinese identify multiple susceptibility loci and gene-environment interactions. Nat Genet 2012;44:1090?1097.

[6] Wu C, Li D, Jia W, et al. Genome-wide association study identifies common variants in SLC39A6 associated with length of survival in esophageal squamous-cell carcinoma. Nat Genet 2013;45:632?638. 12.

[7] Wu C, Wang Z, Song X, et al. Joint analysis of three genome-wide association studies of esophageal squamous cell carcinoma in Chinese populations.Nat Genet 2014;46:1001?1006.

[8] Ozaki K, Sato H, Inoue K, et al. SNPs in BRAP associated with risk of myocardial infarction in Asian populations. Nat Genet 2009;41:329?333.

[9] Karin M, Cao Y, Greten FR, et al. NF-kappaB in cancer: from innocent bystander to major culprit. Nat Rev Cancer 2002;2:301?310.

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