2024年4月24日,蒙彼利埃大学G. Cavalli、A.-M. Martinez共同通讯在Nature发表题为Transient loss of Polycomb components induces an epigenetic cancer fate的文章,发现作为维持细胞身份所必需的表观遗传学调节因子的多梳群(Polycomb group, PcG)蛋白的短暂破坏可以引发一种自我延续的癌症状态。这一发现挑战了长期以来认为癌症仅由基因突变驱动的观点,并突出了表观遗传机制在肿瘤发生中的潜在作用。
研究人员在果蝇身上使用了一种复杂的系统,使它们能够有条件地消耗PRC1(Polycomb Repressive Complex 1)亚基PH,随后恢复其表达。值得注意的是,即使在PH水平恢复后,在早期发育阶段短暂的24小时PH消耗也足以引发眼视盘中的肿瘤形成。这些肿瘤被称为表观遗传学引发的癌症(EIC),表现类似人类癌症的特征,包括过度生长、细胞极性丧失和分化受损。然后,作者发现EIC不是由在持续的PH耗竭时观察到的广泛的转录失调驱动的。相反,一个特定的基因集,包括JAK-STAT信号通路的关键成员和转录抑制因子ZFH1(与人致癌基因ZEB1同源),尽管在大多数PcG结合位点恢复了PH水平并重新建立了正常的染色质景观,但仍保持不可逆的上调。
进一步的研究表明,这些不可逆上调的基因与不同的染色质可及性模式有关,富含特定的转录因子结合基序,如STAT92E(STAT转录因子的果蝇同源物)。值得注意的是,EIC中STAT92E或ZFH1的缺失部分挽救了致癌表型,表明它们在维持肿瘤状态中的关键作用。值得注意的是,作者证明EIC可以在成年果蝇中通过连续的同种异体移植物自主繁殖,随着时间的推移表现出越来越强的侵袭性和转移潜力。这一进展暗示了额外的表观遗传学或遗传修饰的潜在获得,而这些修饰进一步增强了这些细胞的成瘤能力。
这项研究的发现对我们理解癌症的发生和发展具有深远的意义。通过证明短暂的表观遗传扰动可以触发自我延续的癌症状态,作者挑战了癌症完全由基因突变驱动的教条。这项工作为研究表观遗传机制在肿瘤发生中的作用开辟了新的途径,并突出了在癌症治疗中靶向表观遗传调节因子的潜力。
此外,将STAT92E和ZFH1等特定因子鉴定为EIC状态的关键驱动因素,为深入了解这一现象的分子机制提供了依据,并可能为开发靶向治疗策略铺平道路。此外,观察到EIC可以随着时间的推移获得越来越强的攻击性,这就提出了一个有趣的问题,即表观遗传和基因改变在形成肿瘤进化过程中的潜在相互作用。