VHL突變失活是大多數(shù)透明細(xì)胞腎細(xì)胞癌（ccRCC）最早發(fā)生的遺傳事件，會(huì)導(dǎo)致缺氧誘導(dǎo)因子-1α（Hif1α）和缺氧誘導(dǎo)因子-2α（Hif2α）的積累。當(dāng)前的功能研究表明，Hif1α可抑制腫瘤侵襲，而Hif2α則發(fā)揮促進(jìn)作用，但它們?cè)谀[瘤發(fā)病中的作用尚未得到充分研究。
德國弗萊堡大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)在《Nature Communications》（IF:14.919，中科院JCR 1區(qū)）上發(fā)表了題為“Hif1α and Hif2α differently regulate tumour development and inflammation of clear cell renal cell carcinoma in mice”的研究論文。研究揭示了HIF-1α在腎透明細(xì)胞癌中的致癌作用，且HIF-1α和HIF-2α二者活性平衡的改變會(huì)影響ccRCC的生物學(xué)差異和疾病侵襲性。
von Hippel-Lindau(VHL)腫瘤抑制基因的雙等位基因失活是大多數(shù)透明細(xì)胞腎細(xì)胞癌（ccRCC）中重要的遺傳事件，一些核心表觀遺傳調(diào)控基因(包括PBRM1、BAP1、SETD2和KDM5C)、細(xì)胞周期調(diào)控基因(包括TP53、CDKN2A和MYC)或PI3K途徑基因(包括PIK3CA、PTEN、MTOR和TSC1)的突變或染色體拷貝數(shù)改變被認(rèn)為與VHL失活合作，共同促進(jìn)ccRCC腫瘤的進(jìn)展。許多小鼠模型支持這種基因合作的觀點(diǎn)。為了研究Hif1α和Hif2α在ccRCC發(fā)展中的作用，使用了一種基于他莫昔芬誘導(dǎo)的腎上皮細(xì)胞特異性缺失(Ksp-CreERT2) Vhl、Trp53和Rb1的ccRCC小鼠模型（該模型部分反映了再現(xiàn)了人類ccRCC進(jìn)展的很多特征）來研究Hif1α和Hif2α在ccRCC中的作用。
研究結(jié)果
Hif1α和Hif2α缺失的表型研究：ccRCC的形成強(qiáng)烈依賴于Hif1α
作者先獲得了不同基因缺失的小鼠模型：
（1）Vhlfl/fl; Trp53fl/fl; Rb1fl/fl (正文中記作 VhlΔ/ΔTrp53Δ/ΔRb1Δ/Δ，圖中記作 VpR ）
（2）Vhlfl/fl; Trp53fl/fl; Rb1fl/fl; Hif1αfl/fl(正文中記作VhlΔ/ΔTrp53Δ/ΔRb1Δ/ΔHif1αΔ/Δ，圖中記作VpRH1 )
（3）Vhlfl/fl; Trp53fl/fl; Rb1fl/fl;Hif2αfl/fl (正文中記作VhlΔ/ΔTrp53Δ/ΔRb1Δ/ΔHif2αΔ/Δ，圖中記作 VpRH2 )
（4）Trp53fl/fl; Rb1fl/fl (正文中記作ΔTrp53Δ/ΔRb1Δ/Δ，圖中記作pR ）
檢測(cè)了各模型小鼠的腫瘤形成情況，發(fā)現(xiàn)：在ΔTrp53Δ/ΔRb1Δ/Δ背景下，VHL缺失能促進(jìn)腫瘤發(fā)生和生長(zhǎng)。Hif1α缺失完全逆轉(zhuǎn)了VHL缺失產(chǎn)生的促進(jìn)腫瘤發(fā)生發(fā)展的作用。Hif2α缺失導(dǎo)致中等程度的腫瘤發(fā)生。以上幾種基因型小鼠中均未發(fā)現(xiàn)腫瘤轉(zhuǎn)移方面的變化。這些數(shù)據(jù)表明，Hif1α對(duì)于Vhl突變ccRCCs的有效進(jìn)展和生長(zhǎng)非常重要，而Hif2α僅是部分必需的。
缺氧誘導(dǎo)因子-1α（Hif1α）僅在原發(fā)癌癥模型中發(fā)揮作用
作者先獲得了各基因型小鼠的胚胎成纖維細(xì)胞，通過缺失Vhl或（和）Hif1α或（和）Hif2α后，檢測(cè)細(xì)胞的增殖活力，結(jié)果表明，Vhl缺失會(huì)導(dǎo)致增殖能力的下降。而不同于其他研究結(jié)果，在永生化的Vhlfl/flTrp53fl/fl小鼠胚胎成纖維細(xì)胞研究結(jié)果中發(fā)現(xiàn)，增殖能力的缺失是Hif1α依賴性的，即在Vhl缺失的情況下，Hif1α扮演抑制細(xì)胞增殖的角色。
緊接著，作者從VhlΔ/ΔTrp53Δ/ΔRb1Δ/Δ小鼠中獲取ccRCC細(xì)胞，并通過再表達(dá)pVHL或缺失Hif1α檢測(cè)細(xì)胞的增殖能力。結(jié)果表明，再表達(dá)pVHL或Hif1α缺失均不會(huì)影響細(xì)胞的增殖，但能顯著促進(jìn)細(xì)胞的生長(zhǎng)。同時(shí)，通過同種動(dòng)物移植瘤模型確認(rèn)，pVhl再表達(dá)能顯著延遲腫瘤的生長(zhǎng)，而Hif1α敲低則不會(huì)。
綜合以上結(jié)果表明，Hif1α抑制VHL缺失的正常小鼠細(xì)胞的增殖，但不影響小鼠ccRCC細(xì)胞的增殖和同種移植瘤的形成，說明了原發(fā)腫瘤發(fā)生對(duì)Hif1α的特異性需求。這同時(shí)也表明，Hif1α只有在腎臟上皮的生理環(huán)境下才有明顯的致癌作用。
轉(zhuǎn)錄組學(xué)分析：Hif1α和Hif2α對(duì)小鼠ccRCC轉(zhuǎn)錄組的影響
作者對(duì) WT 皮質(zhì)樣本、Vhl & Trp53 & Rb1共缺失腫瘤樣本、Vhl & Trp53 & Rb1 &Hif1α共缺失腫瘤樣本、Vhl & Trp53 & Rb1 &Hif2α共缺失腫瘤樣本進(jìn)行了RNA測(cè)序。PCA分析表明，WT樣本和其他樣本有明顯的轉(zhuǎn)錄組差異。分析表明，HIF-1α能夠調(diào)節(jié)糖酵解過程，而HIF-2α參與脂蛋白代謝相關(guān)基因的調(diào)控、核糖體生物發(fā)生以及E2F和MYC的轉(zhuǎn)錄活性。有趣的是，在Hif2α缺失的腫瘤組織中上調(diào)的基因包括那些與干擾素信號(hào)、T細(xì)胞活化、先天免疫、適應(yīng)性免疫、抗原處理和呈遞、NF-κB 相關(guān)的基因以及IRF轉(zhuǎn)錄因子靶基因，提示腫瘤的免疫環(huán)境發(fā)生了改變。
蛋白組學(xué)分析：Hif1α和Hif2α對(duì)小鼠ccRCC蛋白質(zhì)組的影響
作者又進(jìn)一步對(duì) WT 皮質(zhì)樣本、Vhl & Trp53 & Rb1共缺失腫瘤樣本、Vhl & Trp53 & Rb1 &Hif1α 共缺失腫瘤樣本、Vhl & Trp53 & Rb1 &Hif2α共缺失腫瘤樣本進(jìn)行了蛋白質(zhì)組學(xué)檢測(cè)，共定量了4257個(gè)蛋白。總體的轉(zhuǎn)錄組和蛋白組比較顯示了低的相關(guān)性。差異蛋白富集的結(jié)果和轉(zhuǎn)錄組相似，HIF1α缺失降低了糖酵解酶的表達(dá)，增加了與氧化磷酸化和呼吸電子轉(zhuǎn)運(yùn)相關(guān)的蛋白質(zhì)的表達(dá)，而Hif2α缺失降低了MYC靶基因的表達(dá)，導(dǎo)致與免疫反應(yīng)、干擾素信號(hào)、細(xì)胞因子信號(hào)和抗原呈遞相關(guān)的基因表達(dá)增加。總之，蛋白質(zhì)組與轉(zhuǎn)錄組為預(yù)測(cè)腫瘤基因型之間的生物學(xué)差異提供了獨(dú)立的驗(yàn)證。
Hif2α缺失改變了ccRCC的抗原呈遞
轉(zhuǎn)錄組和蛋白組的結(jié)果表明，Hif2α缺失的腫瘤模型小鼠中抗原呈遞相關(guān)基因上調(diào)表達(dá)，如MHC I類和II類基因以及與抗原提呈相關(guān)的基因的高表達(dá)。作者通過分析TCGA mRNA測(cè)序的結(jié)果，確認(rèn)Hif2α在腫瘤中的廣泛表達(dá)。隨后，作者通過皮爾森相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)，Hif2α和6個(gè)MHC I類基因中的3個(gè)、15個(gè)MHC I類基因中的12個(gè)以及51個(gè)非MHC類但屬于抗原呈遞相關(guān)基因中的26個(gè)呈負(fù)相關(guān)。綜合以上小鼠模型的結(jié)果和人TCGA數(shù)據(jù)庫的結(jié)果，作者認(rèn)為Hif2α抑制抗原呈遞。
Hif1α和Hif2α改變ccRCC免疫微環(huán)境
比較了不統(tǒng)計(jì)基因型腫瘤中與炎癥相關(guān)的不同免疫細(xì)胞的相對(duì)豐度或特異性基因特征。總的來說，三種基因型的腫瘤組織與WT皮質(zhì)進(jìn)行比較發(fā)現(xiàn)了與髓樣細(xì)胞炎癥相關(guān)的基因富集，包括樹突狀細(xì)胞、單核細(xì)胞、巨噬細(xì)胞和中性粒細(xì)胞，但不包括肥大細(xì)胞或嗜酸性粒細(xì)胞。研究結(jié)果表明，Hif1α和Hif2α都可能作為促進(jìn)ccRCC腫瘤中血管形成的積極因素。總的來說，ccRCC腫瘤細(xì)胞中缺氧誘導(dǎo)因子基因的遺傳拷貝數(shù)或表達(dá)水平狀態(tài)與腫瘤微環(huán)境中先天和適應(yīng)性免疫系統(tǒng)的組成和激活狀態(tài)相關(guān)。
總 結(jié)
作者通過在 Vhl、Trp53和Rb1共缺失的ccRCC小鼠模型進(jìn)一步敲除缺氧誘導(dǎo)因子1α（Hif1α）或缺氧誘導(dǎo)因子2α（Hif2α），通過檢測(cè)腫瘤形成、生長(zhǎng)等實(shí)驗(yàn)證明Hif1α對(duì)于腫瘤的形成是必不可少的，而Hif2α的缺失對(duì)腫瘤的發(fā)病和生長(zhǎng)速度只有中等程度的影響。通過對(duì)不同基因型腫瘤的轉(zhuǎn)錄組學(xué)和蛋白組學(xué)研究，明確了Hif1α和Hif2α缺失造成的基因和蛋白變化以及對(duì)腫瘤免疫微環(huán)境的影響。總體，這項(xiàng)研究明確了缺氧誘導(dǎo)因子-1α和缺氧誘導(dǎo)因子-2α在腎細(xì)胞癌形成和發(fā)展中的不同作用，而他們的不同活性（缺失或增益）對(duì)腫瘤和腫瘤免疫有不同的影響，這將為腎細(xì)胞癌的治療帶來一些啟發(fā)。
做蛋白組學(xué)· 找吉?jiǎng)P
吉?jiǎng)P基因憑借多年在靶標(biāo)篩選及驗(yàn)證服務(wù)領(lǐng)域的技術(shù)積累，建立的標(biāo)準(zhǔn)化 、工程化 、系統(tǒng)化的GRP平臺(tái)，為中國研究型醫(yī)生提供科研服務(wù)，加快科研成果轉(zhuǎn)化。其中，蛋白質(zhì)組學(xué)平臺(tái)擁有多臺(tái)timsTOF Pro、Exploris 480高精度質(zhì)譜儀，專業(yè)的Spectronaut Plusar、Mascot等分析軟件，提供專業(yè)的4D、DIA、TMT、PRM、磷酸化修飾組等檢測(cè)服務(wù)，強(qiáng)大的機(jī)器學(xué)習(xí)算法、IPA分析、蛋白基因組分析服務(wù)，系統(tǒng)的生物標(biāo)志物、分子分型、藥物靶點(diǎn)、基因功能研究等解決方案，真正讓廣大研究型醫(yī)生的科研工作更省心、更省力、更高效。更多實(shí)驗(yàn)服務(wù)請(qǐng)?jiān)L問我們的官網(wǎng)：www.genechem.com.cn
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