p53功能获得性突变通过Brd4依赖的Csf-1表达促进肿瘤转移

撰文丨菠萝西瓜

肿瘤转移是癌症获得有效治疗的主要障碍，90%以上的癌症相关死亡率均与转移有关。基因组不稳定性和表观遗传改变等内在因素，以及微环境等外在因素，都与癌细胞的转移倾向有关。然而，肿瘤转移背后的精确生物学机制需要更深入的阐明，以提高新疗法的潜力。

编码p53蛋白的TP53（小鼠中的Trp53）在人类癌症中经常发生突变，并且TP53突变与较高的转移率和较差的患者生存率相关。大约70%的TP53突变是错义的，导致野生型p53肿瘤抑制活性丧失和/或获得显性失活功能。此外，一些错义突变可能会导致功能获得（GOF）特性。最常见的“热点”TP53错义突变聚集在p53 DNA结合域的区域内，包括密码子175（小鼠中的密码子172）、245、248、249、273和282。这些热点突变在促进癌细胞增殖、存活、迁移、侵袭、上皮间质转化（EMT）、血管生成和转移方面具有不同的作用。然而，目前尚不清楚这些突变如何促进转移。

食管癌具有高度侵袭性，是全球癌症相关死亡的第六大原因。食管癌包括两种主要亚型：食管鳞状细胞癌（ESCC）和食管腺癌（EAC），其中食管癌在全球更为普遍。大多数ESCC或EAC患者出现转移，主要转移至肺部。TP53突变存在于大约80%的ESCC病例中，其中大多数突变位于DNA结合域。p53突变如何调节生长因子、细胞因子和趋化因子以促进ESCC转移需要阐明。

近日，来自美国哥伦比亚大学医学中心的Anil K. Rustgi教授在Cancer Discovery杂志上发表文章p53 gain-of-function mutation induces metastasis via Brd4-dependent Csf-1 expression。在本研究中，研究团队发现p53R172H依赖性Brd4-Csf-1轴是促转移特性的介导者，与患者生存和肿瘤分期相关，抑制该轴可显著减少肿瘤细胞侵袭和肺部转移。并且该轴可被用于开发新的治疗策略。

首先，研究团队构建两株转移的ESCC细胞株，分别为Trp53R172H/-和Trp53R172H敲除细胞株。利用RNA-seq组学分析发现在Trp53R172H/-细胞株中Csf-1表达显著上调，而Trp53R172H敲除细胞株中则很低（图1）。与此同时，利用染色质免疫共沉淀（ChIP）发现，p53R172H在Csf-1的启动子区域有高度富集，说明p53R172H促进Csf-1转录，并且Csf-1可能是促进ESCC转移的潜在影响因子。为了研究Csf-1的功能，研究团队在Trp53R172H/-细胞株的基础上敲除Csf-1，结果表明在Trp53R172H/- Csf-1 KO细胞株中其具有侵袭性的肿瘤细胞数相较于对照组（Trp53R172H/-细胞株）有明显的减少。随后，研究团队将以上细胞株分别移植到小鼠模型中，发现移植Trp53R172H/- Csf-1 KO细胞株的小鼠的肿瘤体积相较于对照组有明显的减小。类似的，研究团队评估其肿瘤肺部转移能力，发现Trp53R172H/- Csf-1 KO细胞株产生的肿瘤细胞具有很低的肺部转移能力。由于ESCC细胞株自身会表达Csf-1R，猜测分泌的Csf-1会与Csf-1R结合从而影响肿瘤细胞的转移。由此研究团队利用抗Csf-1R的抗体抑制Csf-1与Csf-1R的结合，结果发现抗体抑制组中具有侵袭性的肿瘤细胞数明显降低。并且从组学分析中发现该Csf-1/Csf-1R信号轴促进IL6/JAK/STAT3、EMT和血管生成信号通路，由此暗示Csf-1在促进肿瘤转移中的机制。

图1 RNA-seq转录组分析

紧接着，研究团队利用CUT&RUN技术探究与转录活化相关的表观遗传学修饰H3K27ac的基因组分布情况，发现在Trp53R172H/-细胞株中，H3K27ac在Csf-1基因座上有明显的富集。而Brd4是参与结合H3K27ac并由此参与调控基因转录的表观阅读因子，由此利用PLA（Proximity Ligation Assay）技术发现p53R172H与Brd4在细胞中有相互作用。类似的，在人食管癌细胞系TE11和LS123中也确认了这一事实。于是，利用Brd4的小分子抑制剂或者shRNA下调Brd4的表达，结果发现均可以抑制肿瘤的生长和转移。

最后，研究团队对真实食管癌病人样本进行分析，发现含有p53错义突变病人的样本中Csf-1高表达；而且肿瘤级别越高（越严重），Csf-1表达也相对上调。通过病人的统计发现，Csf-1表达量高的病人其生存期（OS）相较于表达量低的病人更短（图2）。

图2 Csf-1表达与肿瘤预后/生存期相关性分析

综上所述，在ESCC转移性肺病灶中，集落刺激因子1（Csf-1）表达以p53R172H依赖性方式显著上调。p53R172H依赖性Csf-1信号通过其受体Csf-1R增加肿瘤细胞侵袭和肺部转移。在Trp53R172H肿瘤细胞中，p53在Csf-1启动子上富集。Csf-1基因座上富集H3K27ac，这可能有助于促进Brd4和p53R172H之间的相互作用来调节Csf-1转录。抑制Brd4不仅可以减少肿瘤侵袭和肺转移，还可以降低循环Csf-1水平。总体而言，研究团队建立了一种新型的p53R172H依赖性Brd4-Csf-1轴，可促进ESCC肺部转移，并为这种难以治疗的疾病的治疗策略提出了新途径。

https://doi.org/10.1158/2159-8290.CD-23-0601

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