VHL突變失活是大多數透明細胞腎細胞癌（ccRCC）最早發生的遺傳事件，會導致缺氧誘導因子-1α（Hif1α）和缺氧誘導因子-2α（Hif2α）的積累。當前的功能研究表明，Hif1α可抑制腫瘤侵襲，而Hif2α則發揮促進作用，但它們在腫瘤發病中的作用尚未得到充分研究。
德國弗萊堡大學研究團隊在《Nature Communications》（IF:14.919，中科院JCR 1區）上發表了題為“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在腎透明細胞癌中的致癌作用，且HIF-1α和HIF-2α二者活性平衡的改變會影響ccRCC的生物學差異和疾病侵襲性。
von Hippel-Lindau(VHL)腫瘤抑制基因的雙等位基因失活是大多數透明細胞腎細胞癌（ccRCC）中重要的遺傳事件，一些核心表觀遺傳調控基因(包括PBRM1、BAP1、SETD2和KDM5C)、細胞周期調控基因(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改變被認為與VHL失活合作，共同促進ccRCC腫瘤的進展。許多小鼠模型支持這種基因合作的觀點。為了研究Hif1α和Hif2α在ccRCC發展中的作用，使用了一種基于他莫昔芬誘導的腎上皮細胞特異性缺失(Ksp-CreERT2) Vhl、Trp53和Rb1的ccRCC小鼠模型（該模型部分反映了再現了人類ccRCC進展的很多特征）來研究Hif1α和Hif2α在ccRCC中的作用。
研究結果
Hif1α和Hif2α缺失的表型研究：ccRCC的形成強烈依賴于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 ）
檢測了各模型小鼠的腫瘤形成情況，發現：在ΔTrp53Δ/ΔRb1Δ/Δ背景下，VHL缺失能促進腫瘤發生和生長。Hif1α缺失完全逆轉了VHL缺失產生的促進腫瘤發生發展的作用。Hif2α缺失導致中等程度的腫瘤發生。以上幾種基因型小鼠中均未發現腫瘤轉移方面的變化。這些數據表明，Hif1α對于Vhl突變ccRCCs的有效進展和生長非常重要，而Hif2α僅是部分必需的。
缺氧誘導因子-1α（Hif1α）僅在原發癌癥模型中發揮作用
作者先獲得了各基因型小鼠的胚胎成纖維細胞，通過缺失Vhl或（和）Hif1α或（和）Hif2α后，檢測細胞的增殖活力，結果表明，Vhl缺失會導致增殖能力的下降。而不同于其他研究結果，在永生化的Vhlfl/flTrp53fl/fl小鼠胚胎成纖維細胞研究結果中發現，增殖能力的缺失是Hif1α依賴性的，即在Vhl缺失的情況下，Hif1α扮演抑制細胞增殖的角色。
緊接著，作者從VhlΔ/ΔTrp53Δ/ΔRb1Δ/Δ小鼠中獲取ccRCC細胞，并通過再表達pVHL或缺失Hif1α檢測細胞的增殖能力。結果表明，再表達pVHL或Hif1α缺失均不會影響細胞的增殖，但能顯著促進細胞的生長。同時，通過同種動物移植瘤模型確認，pVhl再表達能顯著延遲腫瘤的生長，而Hif1α敲低則不會。
綜合以上結果表明，Hif1α抑制VHL缺失的正常小鼠細胞的增殖，但不影響小鼠ccRCC細胞的增殖和同種移植瘤的形成，說明了原發腫瘤發生對Hif1α的特異性需求。這同時也表明，Hif1α只有在腎臟上皮的生理環境下才有明顯的致癌作用。
轉錄組學分析：Hif1α和Hif2α對小鼠ccRCC轉錄組的影響
作者對 WT 皮質樣本、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共缺失腫瘤樣本進行了RNA測序。PCA分析表明，WT樣本和其他樣本有明顯的轉錄組差異。分析表明，HIF-1α能夠調節糖酵解過程，而HIF-2α參與脂蛋白代謝相關基因的調控、核糖體生物發生以及E2F和MYC的轉錄活性。有趣的是，在Hif2α缺失的腫瘤組織中上調的基因包括那些與干擾素信號、T細胞活化、先天免疫、適應性免疫、抗原處理和呈遞、NF-κB 相關的基因以及IRF轉錄因子靶基因，提示腫瘤的免疫環境發生了改變。
蛋白組學分析：Hif1α和Hif2α對小鼠ccRCC蛋白質組的影響
作者又進一步對 WT 皮質樣本、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共缺失腫瘤樣本進行了蛋白質組學檢測，共定量了4257個蛋白?？傮w的轉錄組和蛋白組比較顯示了低的相關性。差異蛋白富集的結果和轉錄組相似，HIF1α缺失降低了糖酵解酶的表達，增加了與氧化磷酸化和呼吸電子轉運相關的蛋白質的表達，而Hif2α缺失降低了MYC靶基因的表達，導致與免疫反應、干擾素信號、細胞因子信號和抗原呈遞相關的基因表達增加。總之，蛋白質組與轉錄組為預測腫瘤基因型之間的生物學差異提供了獨立的驗證。
Hif2α缺失改變了ccRCC的抗原呈遞
轉錄組和蛋白組的結果表明，Hif2α缺失的腫瘤模型小鼠中抗原呈遞相關基因上調表達，如MHC I類和II類基因以及與抗原提呈相關的基因的高表達。作者通過分析TCGA mRNA測序的結果，確認Hif2α在腫瘤中的廣泛表達。隨后，作者通過皮爾森相關性分析發現，Hif2α和6個MHC I類基因中的3個、15個MHC I類基因中的12個以及51個非MHC類但屬于抗原呈遞相關基因中的26個呈負相關。綜合以上小鼠模型的結果和人TCGA數據庫的結果，作者認為Hif2α抑制抗原呈遞。
Hif1α和Hif2α改變ccRCC免疫微環境
比較了不統計基因型腫瘤中與炎癥相關的不同免疫細胞的相對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皮質進行比較發現了與髓樣細胞炎癥相關的基因富集，包括樹突狀細胞、單核細胞、巨噬細胞和中性粒細胞，但不包括肥大細胞或嗜酸性粒細胞。研究結果表明，Hif1α和Hif2α都可能作為促進ccRCC腫瘤中血管形成的積極因素。總的來說，ccRCC腫瘤細胞中缺氧誘導因子基因的遺傳拷貝數或表達水平狀態與腫瘤微環境中先天和適應性免疫系統的組成和激活狀態相關。
總 結
作者通過在 Vhl、Trp53和Rb1共缺失的ccRCC小鼠模型進一步敲除缺氧誘導因子1α（Hif1α）或缺氧誘導因子2α（Hif2α），通過檢測腫瘤形成、生長等實驗證明Hif1α對于腫瘤的形成是必不可少的，而Hif2α的缺失對腫瘤的發病和生長速度只有中等程度的影響。通過對不同基因型腫瘤的轉錄組學和蛋白組學研究，明確了Hif1α和Hif2α缺失造成的基因和蛋白變化以及對腫瘤免疫微環境的影響?？傮w，這項研究明確了缺氧誘導因子-1α和缺氧誘導因子-2α在腎細胞癌形成和發展中的不同作用，而他們的不同活性（缺失或增益）對腫瘤和腫瘤免疫有不同的影響，這將為腎細胞癌的治療帶來一些啟發。
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