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Cancer Cell: 超级增强子驱动致命性儿童脑瘤发展!
发布时间:2019-08-15 10:20:47

多层菊形团胚胎性肿瘤(ETMRs),是一种高致死率的婴儿大脑肿瘤,这种肿瘤具有miRNAC19MC高水平表达的特点,富集多能因子LIN28A。2019年7月,多伦多病童医院研究团队在Cancer Cell上发表了对ETMR的最新研究成果,发现了ETMR的弱点!


致癌miRNA簇C19MC共同作用于靶基因


为了研究ETMR发病机制,研究者对80个原代ETMR样本进行了甲基化、SNP、转录组、miRNA图谱绘制。甲基化/SNPRNA-seq结果显示C19MC频繁出现扩增,与TTYH1融合。miRNA分析显示C19MC致癌miRNAETMR中显著上调。

高分辨率SNP拷贝数图谱


在原代ETMR中表达最高的5C19MC miRNA5miR),能促进A664细胞(原代ETMR来源)和hNSC6 细胞(人神经干细胞)的存活率,加快hNSC6 细胞的G1/S期转化。这提示几种C19MC致癌miRNA可能共同作用于靶标基因,促进ETMR转变。

 

C19MC-LIN28A-MYCN前馈致癌调控网络

研究者通过对比hNSC6-5miR组与对照组、ETMR与其他儿童脑瘤样本的RNA-seq结果,筛选出交集的4,192个显著变化基因,其中2,044个为上调基因。


对比hNSC6-5miR组和空载对照组、原代ETMR样本和其他儿童脑瘤样本的RNA-seq数据,取得交集的4,192个显著变化基因


研究者猜测C19MC可能通过上调致癌基因,促进ETMR的生长。在这2,044个基因中,上调最显著的1%基因主要与干细胞维持、血管发生有关。研究者对5ETMR样本进行了H3K27ac ChIP-seqATAC-seq分析,发现上述上调最多的20个基因中,有17个基因具有活性enhancer标志以及开放染色质特征,包括MYCNLIN28A


Western blotqRT-PCR分析显示,5miR表达组中,LIN28AMYCN上调倍数最高,于是研究者选择了这两种基因继续下游研究。

 

C19MC-LIN28A-MYCN挟持超级增强子
越来越多的研究发现,改变基因组,从而挟持增强子,是肿瘤的重要机制。ETMR是否存在类似的机制?研究者对9ETMR样本进行了H3K27ac ChIP-seq,对7ETMR样本进行了ATAC-seq,并进行RNA-seq,分析C19MC、MYCN、LIN28A这3个位点是否存在协作改变基因组的增强子。

H3K27ac ChIP-seqATAC-seq结果显示,TTYH1-C19MC融合,形成一个大的染色质开放区域,里面包含了一个C19MC增强子以及一个TTYH1超级增强子。


分析结果表明,TTYH1-C19MC基因融合产生了一个特殊的杂合超级增强子,使致癌miRNA C19MCETMR中高表达。这个超级增强子区域内还有多个MYCMYC结合伴侣的TF结合位点,再次表明MYCNC19MC-MYCN前馈调控网络在ETMR中的重要性。

 

联合C3D (cross cell-type correlation) 分析和ATAC-seq,发现C19MCTTYH1超级增强子存在直接且特异的远距离相互作用。


C19MC-LIN28A-MYCN提示ETMR的弱点

研究者之前的实验发现MYCN失调是ETMRC19MC致癌调控网络的重要元件。接下来,研究者对5个原代ETMR肿瘤样本的H3K27ac ChIP-seq数据运用ROSE算法分析鉴定出超级增强子,再通过核心调控网络(CRC)分析,结合染色质开放区域及表达量等特征,找到核心TF,包括MYCN和已知的MYC结合伴侣MAZ。这些数据表明C19MC-LIN28A致癌基因调控轴促进ETMR细胞生长,主要是通过MYCN/MAZ介导的核心转录调控网络。

为了进一步检验这个可能,研究者进行了细胞实验,JQ1S抑制剂(JQ1的异构体,Brd4抑制剂)处理A664细胞,它能够特异抑制MYC/MYCN这样的超级增强子相关致癌基因。

   


E, 与对照组相比,JQ1SA664-5miR细胞的存活率下降了将近50%。F, qRT-PCRWB结果显示,JQ1SC19MC应答核心调控网络效应器MYCNMAZLIN28A等都显著大幅度下调。


上述研究表明,C19MC-LIN28A-MYCN致癌调控网络关键性地驱动ETMR细胞生长,这是一个新发现的ETMR弱点,靶向BET/bromodomains的药物有望用于治疗这种棘手的儿童肿瘤。

挟持超级增强子,扩增C19MC-LIN28A-MYCN致癌基因,驱动ETMR转化。多种前馈回路作为C19MC-LIN28A-MYCN补给TTYH1-C19MCMYCN关联的超级增强子、MYCN驱动的核心转录网络(CRC)以及LIN28A介导的DICER1调控,分别扩增这3种基因


Epi老师:这项研究多次运用H3K27ac ChIP-seq、ATAC-seq等高通量测序技术,结合C3D等生信分析算法,筛选出可能参与病理发生发展的基因、蛋白,再进行分子功能实验验证,获得了事半功倍的效果。各位研究者可以参考一下。

原文:Sin-Chan P, Mumal I, Suwal T, et al. A C19MC-LIN28A-MYCN Oncogenic Circuit Driven by Hijacked Super-enhancers Is a Distinct Therapeutic Vulnerability in ETMRs: A Lethal Brain Tumor. Cancer Cell. 2019 Jul8;36(1):51-67.e7.


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