撰文 | 存中一贯 小细胞肺癌（small cell lung cancer, SCLC）大多由抑癌基因RB1和TP53的失活突变引起【1,2】，最近的研究根据不同转录因子的表达情况将SCLC分为4个亚型：包括属于神经内分泌肿瘤的ASCL1高表达亚型和NEUROD1高表达亚型，约占SCLC的70-80%；以及非神经内分泌的POU2F3高表达亚型以及炎性亚型，约占SCLC的20-30%【3,4】。尽管最初认为SCLC亚型之间是相互排斥的，不过近些年的研究发现ASCL1阳性的SCLCs细胞中也表达NEUROD1，而NEUROD1阳性的SCLCs中也表达ASCL1【5】。在由MYC驱动并伴随Rb1和Trp53敲除（RPM模型）的工程化小鼠模型（genetically engineered mouse model, GEMM）中，MYC驱动的SCLC肿瘤出现了从ASCL1向NEUROD1以及YAP1亚型进化的现象【6】，也说明了SCLC不同亚型之间的可塑性。 2023年8月17日，来自美国哈佛医学院的Matthew G. Oser团队在Nature Cell Biology杂志以 KDM6A epigenetically regulates subtype plasticity in small cell lung cancer 为题发表了他们最新的研究成果，他们发现KDM6A是小细胞肺癌不同亚型的一个调控因子，Kdm6a敲除促进了小鼠SCLCs从ASCL1亚型向NEUROD1亚型的转变。 KDM6A是一个H3K27组蛋白去甲基化酶，它是MLL3/4 COMPASS复合物的一个成员，不过其在复合物中仅作为一个支架蛋白发挥作用，其去甲基化酶活性对于复合物的功能并没有影响。SCLC中大约3-4%的病人含有KDM6A基因的失活突变，约15%的病人含有复合物成员KMT2C和KMT2D失活突变，因此COMPASS复合物的突变比率总计能达到SCLCs的20%左右，这也说明了COMPASS在SCLC发展中的关键作用。 研究人员通过CRISPR构建了SCLCs自发成瘤小鼠模型，并在此基础上构建了Kdm6a突变或者对照小鼠，以产生Kdm6a敲除的SCLCs自发成瘤小鼠。已有研究表明，KDM6A对于肿瘤的分化具有重要的作用，因此，研究人员对KDM6A在SCLCs分化方面的作用进行了检测。结果显示，野生型小鼠肿瘤中仅表达ASCL1而不表达NEUROD1，当Kdm6a敲除后，小鼠肿瘤同时表达ASCL1和NEUROD1。研究人员分析Kdm6a敲除小鼠与野生小鼠肿瘤的差异表达基因，发现Kdm6a敲除引起的基因表达变化主要集中在NEUROD1以及NEUROD1相关基因，Kdm6a敲除引起上调的基因主要涉及NEUROD1亚型相关基因，而不是ASCL1亚型相关基因。免疫组化和免疫荧光都证明了Kdm6a失活引起的SCLC亚型从ASCL1向NEUROD1的转变。 研究人员继续进行了ATAC-seq，发现Kdm6a敲除后Neurod1启动子区染色质可及性（chromatin accessibility）增强，同时，Ascl1启动子区的染色质可及性仍旧得到维持。GRETA（Genomic regions enrichment of annotations）分析显示，Kdm6a敲除引起的生物学过程变化主要集中在轴突发育和神经元分化。染色质可及性检测仍旧筛选出Neurod1是最显著的差异表达基因。 研究人员通过几组实体瘤检测发现，与Kdm6aMutantASCL1Only和WT肿瘤相比，Kdm6aMutantASCL1HighNEUROD1Low的肿瘤处于一种中间状态，单细胞测序检测发现，Kdm6aMutantASCL1HighNEUROD1Low肿瘤细胞中存在一个小的亚群表达Neurod1。另外，研究人员分别从Kdm6a敲除以及WT小鼠肿瘤中分离原代细胞，并进行体外培养，发现Kdm6a敲除加速了肿瘤细胞的分化。 由于SCLCs是由MYC基因驱动的，研究人员分析了MYC家族基因（MYC, MYCL, MYCN）表达与Kdm6a之间的关系。结果显示，Kdm6a敲除引起MYCL的微弱下调以及MYC的微弱上调。另外，在Kdm6aMutantNEUROD1Only肿瘤中，MYCL启动子区可及性降低，而MYC启动子区可及性增强。 研究人员发现Kdm6a敲除对NEUROD1的诱导可能是通过一种间接的方式实现的，这个推测通过KDM6A的ChIP-seq实验得到了验证，因为KDM6A主要富集在增强子和启动子区，并调控了这些区域H3K27me3、H3K4me1以及H3K4me2的修饰，进而影响了相关基因的表达。KDM6A并不直接结合在NEUROD1基因座，而是结合在ASCL1基因座。 综上所述，本研究发现Kdm6a敲除促进了SCLCs中NEUROD1及其相关基因的表达，导致SCLCs亚型由ASCL1亚型向NEUROD1亚型的转变，本研究阐释了SCLCs不同亚型之间的可塑性，为SCLCs的治疗提出了新的观点。 原文链接： https://doi.org/10.1038/s41556-023-01210-z
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参考文献
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