食管鳞状细胞癌（ESCC）是我国常见的消化道恶性肿瘤，进展快且预后差。病人对传统的放疗和化疗均不敏感，故极需新型有效的治疗手段。由中山大学肿瘤防治中心贾卫华教授领衔的研究团队，历时5年，系统地揭示了广东ESCC的癌症基因组学特征，相关成果已发表于cell子刊Am J Hum Genet.

测序寻找ESCC相关的基因突变

研究者通过生物信息分析发现Tp53, CDKN2A, NOTCH1和NFE2L2是ESCC细胞的重要基因。然后通过实验发现有害突变使NOTCH1的功能缺失，下调NOTCH的表达量则能延长ESCC患者的存活，故NOTCH1可作为ESCC预后的预测标记、治疗靶标。此外他们还对ESCC细胞系KYSE30与EC109进行了RNAi筛选试验，发现有5个基因与ESCC细胞生长有关，尤其是VANGL1。



图1. 实验设计与分析图解本研究通过WGS和WES全面地描述了67个ESCC体细胞基因组，功能分析评估ESCC体细胞发生变化的基因对预后的影响。最后，通过富集分析来探索基因组和转录组水平发生改变的基因群，对ESCC发展的潜在影响。

VANGL1基因功能研究

VANGL1编码了一个参与恶性肿瘤形成的跨膜蛋白，用siRNA抑制VANGL1可促进KYSE30和KYSE140细胞的增殖，同时过表达VANGL1会抑制KYSE510细胞生长。野生型的VANGL1的过表达会抑制TOp-FLASH的活化作用,此活化作用受Wnt1调节，而突变型的VANGL1则出现相反的结果，尤其是VANGL1-M2。故在ESCC中，VANGL1通过抑制Wnt/β-连环蛋白信号通路，发挥抗肿瘤增殖的作用。有趣的是，与之前的其他癌症研究结果不同，研究者发现VANGL1对ESCC细胞株系的迁移没有影响，这表明VANGL1在ESCC中的生物学功能与其他癌症类型不同。

MYBL2也来捣乱？

在全基因组测序样品中，研究者发现大多数ESCC肿瘤都有串联重复的致癌基因MYBL2。生存分析证明，MYBL2拷贝数高的个体表现出较差的预后。用siRNA敲除MYBL2降低了KYSE30和KYSE410的细胞增殖，群落形成和转移。此外，体外实验证明MYBL2通过调节细胞周期来调节细胞增殖。

从SCNA区域挖掘有关基因

研究者在体细胞拷贝数突变（SCNA）区域中发现了3个编码基因（FADD, FGF19, SHANK2）和四个非编码基因（miR-4707-5p,miR-1224-3p,pCAT1,miR-4448）在肿瘤细胞中过表达。其中FADD,FGF19,SHANK2,miR-4707-5p和pCAT1过表达与ESCC低存活率呈显著联系。



图2. C. SHANK2, FGF19, LAMp3和FADD基因表达水平在ESCC肿瘤组织与对照组（n=50）中的对比； D. miR-1224-3p, mir-4707-5p, mir-4448和pCAT1基因表达水平在ESCC肿瘤组织与对照组（n=50）中的对比。

miRNA又有什么功能呢？

在细胞培养中，pCAT1和miR-1224-3p的过表达增加了生长与群落形成，反之，在KYSE30和KYSE180细胞中，miR-4707-5p提升了细胞迁移力和入侵力。

研究者通过一系列试验证明miR-4707-5p上调了β-连环蛋白，下调了E-钙粘蛋白，它们是Wnt/β-连环蛋白信号途径的主要调节因子。但这是如何实现的呢？研究者用生物信息学工具和荧光素酶报告者试验发现ADARB1是mi-R4707-5p的重要靶基因之一。在体外，miR-4707-5p下调了ADARB1的蛋白含量并减弱了它的功能。经证实，ADARB1蛋白含量与miR-4707-5p的表达呈负相关。miR-4707-5p降低ADARB1的表达从而使E-钙粘蛋白下调和β-连环蛋白核信号。

图3. E. ADARB1 使miR-4707-5p失去了在ESCC细胞株系中的作用在KYSE30 and KYSE180中，miR-4707-5p降低了ADARB1的蛋白质水平；K. 在miR-4707-5p低表达组与高表达组中ADARB1蛋白质水平的差别

在该项研究中，研究者用全基因组测序 (WGS)、外显子测序 (WES)等方法寻找ESCC发展相关的功能基因，鉴定了广东食管鳞癌的突变图谱，为进一步筛选更为有效的靶向治疗药物提供了重要依据。同时该项研究提示，未来可望采用遗传变异图谱为患者转归进行亚组分型，并对携带不同突变组合的患者进行更精准的靶向治疗。

本研究中所用的siRNA、miRNA mimics、miRNA反转录引物与qpCR引物均为锐博生物提供。

原文： Qin H D, et al. Genomic Characterization of Esophageal Squamous CellCarcinoma Reveals Critical Genes Underlying Tumorigenesis and poorprognosis[J]. The American Journal of Human Genetics, 2016, 98(4): 709-727.