季红斌研究组与暨南大学陈良研究组合作揭示新的肺癌抑癌基因

        4月9日，国际学术期刊PNAS在线发表了中国科学院生物化学与细胞生物学研究所季红斌研究组与暨南大学生命与健康工程研究院陈良研究组合作的最新研究成果“In vivo CRISPR screening unveils histone demethylase UTX as an important epigenetic regulator in lung tumorigenesis”。该研究利用CRISPR/Cas9技术在体进行大规模筛选发现组蛋白去甲基化酶UTX为新的肺癌抑癌基因，深入揭示了UTX失活促进肺癌发生发展的分子机制并提供了潜在的治疗策略。

 

        癌症的发生普遍被认为伴随着大量的DNA突变，近年来随着高通量测序技术的不断发展，癌症基因组图谱趋于完善，越来越多的遗传改变被研究人员所发现。在癌症的发生发展过程中，抑癌基因的失活在驱动肿瘤恶性进展中发挥了巨大的作用，而如何从大量的基因组突变中区分和鉴定抑癌基因已经成为了癌症研究中亟待解决的一个重要问题。传统的转基因小鼠模型是研究肿瘤发生发展的一个常用工具，费时耗力的缺点显然已经不能满足大规模筛选的需求。CRISPR/Cas9技术近年来在基因组编辑领域大放光彩，简单方便，让大规模系统性的在体筛选成为了可能。

 

        在季红斌研究员和陈良研究员的指导下，博士研究生吴奇标等利用76例中国肺癌病人样本进行基因表达谱分析与染色体DNA拷贝数分析，结合PRECOG数据库中基因表达高低与临床预后相关性数据和COSMIC数据库中基因突变频率信息进行整合性生物基因组学分析，寻找一系列潜在抑癌基因。随后，利用CRISPR/Cas9技术在Kras^LSL-G12D/+肺癌小鼠模型中进行大规模的筛选，发现敲除5个基因Utx,Ptip,Acp5,Acacb和Clu中任意一个都能够显著促进肺部肿瘤的发生发展。临床相关性分析证实，这5个基因在人肺癌临床样本中均呈现低表达并且与肺癌病人不良预后相关。进一步利用Kras^LSL-G12D/+;Utx^fl/fl转基因小鼠模型证实，敲除组蛋白去甲基化酶UTX确实能够显著促进肺部肿瘤的发生发展。机制研究发现，敲除UTX能够通过EZH2的上调促进H3K27的三甲基化，进而下调经典抑癌基因CDKN2A和CDKN2B。更为重要的是，临床前实验发现，EZH2的小分子抑制剂JQEZ5能够在Kras^LSL-G12D/+;Utx^fl/fl转基因小鼠模型中达到很好的治疗效果。该项研究阐明了利用CRISPR/Cas9技术进行在体大规模筛选的策略，揭示了组蛋白甲基化酶UTX促进肺癌发生发展的分子机理并提供了潜在的治疗方案。

 

        博士研究生吴奇标、田娅慧、张箭和童欣媛为本文的共同第一作者，该项工作和暨南大学生命与健康工程研究院陈良研究组合作完成，得到了美国科赫癌症综合研究所Tyler Jacks教授、Wen Xue和Francisco J. Sanchez-Rivera，纽约大学朗格尼医学中心Kwok-Kin Wong教授和中科院生物化学与细胞生物学研究所陈洛南研究员实验室等的大力支持和帮助。该研究得到中国科学院战略性先导科技项目、国家自然科学基金委、上海市科学技术委员会、广州市科学技术委员会、中科院上海生命科学研究院、中国博士后面上项目与台湾青年访问学者计划的经费资助。