神經(jīng)膠質(zhì)瘤的生長新型表觀機(jī)制
膠質(zhì)瘤是成人最常見的原發(fā)性腦瘤，其表現(xiàn)為顯著的分子異質(zhì)性。膠質(zhì)母細(xì)胞瘤是惡性程度最高的膠質(zhì)瘤，膠質(zhì)母細(xì)胞瘤(GBM)可根據(jù)具有臨床和生物學(xué)意義的基因表達(dá)模式進(jìn)行分類。雖有研究表明負(fù)責(zé)特定基因表達(dá)模式的表觀遺傳機(jī)制可能是基因突變的結(jié)果，然而，大多數(shù)成人GBM沒有這些突變，因此在大多數(shù)成人GBM上觀察到的可變表達(dá)模式的表觀遺傳學(xué)基礎(chǔ)尚未闡明。
拓?fù)洚悩?gòu)酶IIB (TOP2B)是一種能夠通過瞬時(shí)雙鏈DNA斷裂(DSB)來解螺旋染色質(zhì)，釋放扭轉(zhuǎn)力并增強(qiáng)RNA聚合酶和轉(zhuǎn)錄因子的DNA可及性的酶，在基因表達(dá)調(diào)控和維持基因組結(jié)構(gòu)中發(fā)揮重要作用的酶，在神經(jīng)膠質(zhì)瘤中過表達(dá)。那么，TOP2B得否在腫瘤表觀遺傳調(diào)控中的發(fā)揮角色呢？
來自美國西北大學(xué)等機(jī)構(gòu)的研究者們發(fā)表在Clinical Cancer Research （IF=10.516）期刊上的文章中，通過研究發(fā)現(xiàn)了TOP2B在人腦膠質(zhì)瘤中可調(diào)節(jié)多種癌基因的轉(zhuǎn)錄，參與神經(jīng)膠質(zhì)瘤細(xì)胞多種癌基因調(diào)節(jié)的表觀遺傳學(xué)機(jī)制，這些機(jī)制會(huì)促進(jìn)神經(jīng)膠質(zhì)瘤的整體生長。
為了研究TOP2B在膠質(zhì)瘤表觀遺傳調(diào)控中的作用，文中對(duì)膠質(zhì)瘤細(xì)胞系以及人腦膠質(zhì)瘤標(biāo)本進(jìn)行了成對(duì)染色質(zhì)免疫沉淀測序和RNA測序分析。實(shí)驗(yàn)通過測序、基因沉默和小鼠異種移植實(shí)驗(yàn)來研究TOP2B的功能及其在膠質(zhì)瘤表型中的作用。研究表明TOP2B在人腦膠質(zhì)瘤中可調(diào)節(jié)多種癌基因的轉(zhuǎn)錄，特別是TOP2B的活性定位在PDGFRA和MYC的增強(qiáng)子、啟動(dòng)子和內(nèi)含子上時(shí)，會(huì)促進(jìn)它們的表達(dá)。TOP2B水平和基因組定位與PDGFRA和MYC（膠質(zhì)瘤腫瘤生物學(xué)的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)因子）在膠質(zhì)瘤標(biāo)本中的表達(dá)相關(guān)，這在人腦非腫瘤組織中是未見到的。
實(shí)驗(yàn)部分
文章中首先利用遺傳測序技術(shù)分析了神經(jīng)膠質(zhì)瘤細(xì)胞系和人類膠質(zhì)瘤的樣本，從而識(shí)別出了TOP2B在基因組中的位點(diǎn)和其活性對(duì)啟動(dòng)子和內(nèi)含子的基因表達(dá)調(diào)控，以及發(fā)現(xiàn)在這些腫瘤中，PDGFRA和MYC的表達(dá)受這些基因位點(diǎn)上TOP2B酶活性的影響。
免疫組化檢測TOP2B、PDGFRA和MYC蛋白的表達(dá)
隨后，研究人員對(duì)8例患者腫瘤/樣本進(jìn)行TOP2B、PDGFRA和MYC免疫組化染色，樣本組織為膠質(zhì)瘤組織、瘤周腦和垂體腺瘤，并根據(jù)免疫組化染色強(qiáng)度對(duì)其進(jìn)行排序。在染色強(qiáng)度的定量分析上，文中使用TissueGnostic公司的明場定量分析系統(tǒng)HistoQuest對(duì)TOP2B、PDGFRA和MYC的表達(dá)進(jìn)行精準(zhǔn)定量，并按總細(xì)胞數(shù)對(duì)TOP2B、PDGFRA和MYC進(jìn)行歸一化處理。分析結(jié)果顯示，DGFRA和MYC的升高與人類膠質(zhì)瘤和非膠質(zhì)瘤標(biāo)本中這些基因位點(diǎn)上的TOP2B活性峰值相關(guān)。
TOP2B、PDGFRA、MYC免疫組化分析，HE染色檢測細(xì)胞密度
之后，作者通過分析發(fā)現(xiàn)TOP2 B的表達(dá)與膠質(zhì)瘤的生長有關(guān)，為了進(jìn)一步在體內(nèi)證實(shí)這一效果，研究者通過顱內(nèi)注射BT142 TET-ON誘導(dǎo)的TOP2B sh RNA克隆在飲用水中加入或不加入強(qiáng)力霉素誘導(dǎo)TOP2B shRNA，再次使用TissueGnostic公司的明場定量分析系統(tǒng)HistoQuest對(duì)腫瘤的總TOP2B、PDGFRA和MYC信號(hào)進(jìn)行量化分析。結(jié)果觀察到PDGFRA顯著下調(diào)(P = 0.02)，與TOP2B的降低一致。MYC蛋白水平在阿霉素治療后呈下調(diào)趨勢(P = 0.11)。然而，強(qiáng)力霉素治療和TOP2B基因敲除對(duì)這些腫瘤的整體細(xì)胞密度沒有影響。
文章發(fā)現(xiàn)了TOP2B促進(jìn)膠質(zhì)瘤的腫瘤生長，并優(yōu)先調(diào)節(jié)多種癌癥基因的表達(dá)。特別的是，TOP2B調(diào)控這些腫瘤上的癌基因PDGFRA和MYC的表達(dá)，并有助于神經(jīng)膠質(zhì)瘤的一個(gè)亞群的增殖表。因此，此研究表明GBM是一種復(fù)雜的疾病，盡管有共同的組織學(xué)外觀，但個(gè)體腫瘤之間存在許多分子差異，這些腫瘤的一個(gè)亞群依賴于TOP2B活性的癌基因調(diào)節(jié)和生長。