余发星/彭俊杰/华国强合作团队发现RNF43在结直肠印戒细胞癌中发生高频突变

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结直肠癌是全球最常见的恶性肿瘤之一。由于缺乏有针对性的靶向疗法，结直肠癌目前已成为第二大致死瘤种。印戒细胞癌（signet-ring cell cancer, SRCC）是结直肠癌的一种特殊亚型。根据2010年版WHO的组织学分类标准，印戒细胞癌被定义为组织内50%以上的肿瘤细胞由胞浆中富含黏蛋白的腺癌细胞构成，黏蛋白充满细胞质并使细胞核移位，在显微镜下呈典型印戒细胞样结构（图1）。在结直肠癌中，印戒细胞癌是较为少见，占所有结直肠癌的1%左右。印戒细胞癌的发病年龄较传统腺癌明显提前；预后比传统腺癌较差，5年生存率在0%-36%之间；发现时的病期较晚，约60%的印戒细胞癌患者在确诊时已经处于III期或IV期【1】。此外，印戒细胞癌极易发生淋巴结转移及腹膜转移，转移率分别高达79%及35.7%，却较少发生肝转移【2】。因此，结直肠印戒细胞癌虽发病率低，但破坏力大、预后差，值得关注（表1）。然而，有关结直肠印戒细胞癌的发生、发展、转移和耐药的生物学机制目前尚不清楚。

图1. 不同结直肠癌亚型形态学区别。

表1. 结直肠印戒细胞癌及腺癌临床病理及预后特点的比较

近日，Protein & Cell杂志刊登了来自复旦大学余发星/彭俊杰/华国强课题组题为Frequent RNF43 mutation contributes to moderate activation of Wnt signaling in colorectal signet-ring cell carcinoma的文章。该研究通过对29例结直肠印戒细胞癌样本的全外显子测序，结合与腺癌、粘液腺癌的表达谱对比分析，揭示了这一罕见癌的分子特征。

该研究中，在结直肠SRCC中的最常见的突变基因为TP53 (55.2%)，RNF43(34.5%)，MUC16 (31.0%)，TTN (31.0%)，PCDH17 (27.6%)，KMT2D(24.1%)和SMAD4 (20.7%)（图2）。与TCGA中结直肠癌的腺癌（Adenocarcinoma，AC；n=458）及粘液腺癌（mucinous adenocarcinoma, MAC；n=59）测序数据相比，SRCC中RNF43的突变频率明显增高，而APC的突变频率仅为3.4%（1/29），后者在AC及MAC中突变率高于70%。同时，RNF43在SRCC和AC/MAC的突变模式不同，SRCC中的RNF43突变多为N端的无义突变（p.Glu43*和p.Arg132*）；AC/MAC中，多数RNF43突变为C段的热点移码突变（p.Gly659fs）【3】。APC和RNF43都是WNT途径的关键调控因子，它们的失活可稳定β-catenin并导致核移位【4】。这表明SRCC和AC/MAC激活Wnt/β-catenin通路的方式有所不同 （图3）。

此外，MAPK和PI3K通路相关基因在SRCC的突变率较低。除已报道的KRAS、PIK3CA的突变率较低外，研究人员还发现PTEN、IRS2和BRAF等驱动突变在SRCC中也很少发生。缺乏MAPK和PI3K通路的激活可能是导致SRCC低增殖表型的原因（图3）。

图2. 结直肠印戒细胞癌主要基因突变

图3. 结直肠癌不同亚型基因突变及通路分析

该研究对6对SRCC/AC/MAC肠癌组织进行RNA-seq，发现在不同亚型的肠癌中，Wnt通路均被激活，但在SRCC中的激活状态较弱，这可能与RNF43突变对Wnt通路的作用较弱有关。此外，SRCC与上皮-间充质转化、血管生成和独特的代谢基因表达谱相关，可能是SRCC高侵袭性生物学行为的原因（图4）。 

 图4. 结直肠印戒细胞癌的表达谱分析 

值得指出的是，该研究是首个对结直肠印戒细胞癌的较大规模测序分析，为SRCC致癌机制提供了新的见解。RNF43突变是第一个被报道的可能导致SRCC特异表型的基因变异事件。该研究发现的独特的SRCC分子特征，为日后SRCC的基础及转化研究奠定了基础。

据悉，复旦大学附属儿科医院/生物医学研究院余发星研究员，复旦大学附属肿瘤医院大肠外科彭俊杰副主任医师及复旦大学放射医学研究所华国强研究员为本文的通讯作者，复旦大学附属肿瘤医院李雅琪博士、王仁杰博士及生物医学研究院李健为本文的共同第一作者。该研究得到了复旦大学基础医学院刘赟研究员、生物医学研究院黄胜林研究员大力支持。

目前缺少用于结直肠印戒细胞癌发生机理及抗印戒细胞癌药物开发的接近临床肿瘤生物学特性的实验材料。在前期研究中，彭俊杰/华国强课题组构建并鉴定了首例结直肠印戒细胞癌类器官系及细胞系，相关研究发表于Carcinogenesis中，为印戒细胞癌的研究提供了体外研究工具【5】。另外，余发星及徐彦辉课题组近期在Protein & Cell发表USP47通过去泛素化YAP促进结直肠癌细胞生长的工作，提供了新的结直肠癌发生发展分子机制【6】。

原文链接：

https://link.springer.com/article/10.1007%2Fs13238-020-00691-0

参考文献

1.Kang H, O'Connell JB, Maggard MA, Sack J, Ko CY. A 10-year outcomes evaluation of mucinous and signet-ring cell carcinoma of the colon and rectum. Diseases of the colon and rectum. Jun 2005;48(6):1161-1168.

2.Hugen N, van de Velde CJ, de Wilt JH, Nagtegaal ID. Metastatic pattern in colorectal cancer is strongly influenced by histological subtype. Annals of oncology : official journal of the European Society for Medical Oncology. Mar 2014;25(3):651-657.

3.Giannakis M, Hodis E, Jasmine Mu X, et al. RNF43 is frequently mutated in colorectal and endometrial cancers. Nature genetics. Dec 2014;46(12):1264-1266.

4.Koo BK, Spit M, Jordens I, et al. Tumour suppressor RNF43 is a stem-cell E3 ligase that induces endocytosis of Wnt receptors. Nature. Aug 30 2012;488(7413):665-669.

5.Li Y, Wang R, Huang D, et al. A novel human colon signet-ring cell carcinoma organoid line: establishment, characterization and application. Carcinogenesis. Nov 19 2019.

6. Pan B, Yang Y, Li J，et al. SP47-mediated deubiquitination and stabilization of YAP contributes to the progression of colorectal cancer. Protein Cell. Feb 2020;11(2):138-143.