SLC7A8

食管癌是全球高发恶性肿瘤之一，我国食管癌发病率和死亡率均居世界首位，最新统计数据显示，在中国每年约有48万新增食管癌病例，37万例食管癌患者死亡。 食管癌是全球高发恶性肿瘤之一，我国食管癌发病率和死亡率均居世界首位，最新统计数据显示，在中国每年约有48万新增食管癌病例，37万例食管癌患者死亡。欧美与中国的食管癌病理分型不同，欧美以腺癌为主，而中国90%以上是鳞癌（Esophageal squamous cell carcinoma, ESCC），全球超过50%的ESCC发生在中国,由于病理分型不同，国外的理论和临床研究不适应于指导中国食管癌患者的诊治。ESCC具有异质性高、进展快、预后差和明显的地域发病等特点,早期患者缺乏特异症状，首次就诊时多处于中晚期，5年生存率较低。传统的手术、放疗和化疗虽然已取得巨大进步，但疗效有限，加之缺乏有效的靶向治疗药物，局部复发和远处转移依然是ESCC治疗失败的重要原因。限制中国ESCC诊疗水平的提升的关键原因是对分子变异基础、分子分型和肿瘤微环境的理解不充分。 面向国家的重大需求，在国家及广东省基础与应用基础重大项目的支持下，深圳湾实验室詹启敏院士/崔永萍教授团队聚焦我国高发恶性肿瘤食管鳞癌，通过与中国医学科学院肿瘤医院刘芝华教授、四川大学黄灿华教授、北京大学张宁教授、香港城市大学王鑫教授等多个在食管鳞癌研究、氧化应激与微环境及生物信息学领域的顶尖团队协同攻关，从临床样本出发，利用分子、细胞、模式动物等多层次研究手段，结合生物信息学及系统生物学分析，利用多种组学技术，希望通过绘制中国人群ESCC的全息生命信息图谱，揭示ESCC的分子变异基础，破解其致病机理，并基于全息图谱“按图索骥”，建立分子分型和靶向治疗策略（图1）。近年来，在ESCC的分子变异基础、分子分型、靶点筛选等方面取得系列成果。 图1 ESCC精准诊疗研究路径 （一）建立目前最大规模ESCC全基因组图谱，揭示分子变异特征 目前已发现的ESCC中的突变基因中很少有可在临床上起作用的，已批准的治疗晚期ESCC的抑制剂数量非常有限，需要基于全基因组测序（WGS）数据来鉴定新的ESCC癌症驱动基因，并在具有可用临床数据的更大范围的ESCC患者中探索其他预后生物标志物。2020年5月12日，詹启敏院士/崔永萍教授团队联合山西医科大学、中国医学科学院肿瘤医院、北京大学统计科学中心、北京大学肿瘤医院、深圳北京大学香港科技大学医学中心、百度公司等合作完成的一项大型食管鳞状细胞癌（ESCC）基因组学研究成果，相关成果发表在Cell Research, 论文题为“Whole-genome sequencing of 508 patients identifies key molecular features associated with poor prognosis in esophageal squamous cell carcinoma”。该研究通过对508例来自山西及新疆的食管鳞癌患者进行全基因组测序，建立了编码区和非编码区的驱动基因遗传变化的基因图谱，鉴定了5个与癌症转移和患者预后相关的新的显著突变基因；将ESCC分为NFE2L2突变，RTK-RAS-MYC扩增和双阴性三种亚型，强有力地预测ESCC患者的预后生存。该研究利用大量中国患者队列的深度全基因组测序，提供了迄今为止最全面的ESCC基因组特征，揭示了ESCC的分子病理学机理，为后续开发可用于ESCC诊断和治疗的特异性生物标志物进一步奠定了基础（图2）。 图2 全面刻画ESCC的编码和非编码基因分子变异图谱 （二）鉴定ESCC复杂结构变异，深化对ESCC遗传变异的理解 基于基因测序技术，在一定程度上揭示了ESCC肿瘤发生过程中的驱动突变、突变过程和关键通路/克隆动力学。然而目前人们对于基因组结构变异（SV）及其机制的分析依然是有限的。针对这个问题，詹启敏院士/崔永萍教授团队进行了深入研究，期望进一步揭示ESCC的致病机理。2022年10月22日，团队联合中国医学科学院肿瘤医院、山西医科大学、北京大学肿瘤医院、深圳北京大学香港科技大学医学中心等合作者在《自然通讯》（Nature Communications）发表题为“Characterization of somatic structural variations in 528 Chinese individuals with Esophageal squamous cell carcinoma”的文章。为了揭示ESCC基因组的复杂结构变异（SV）特征，团队开发了复杂SV检测方法FindRear，对528对（癌和癌旁配对组织）全基因组测序数据进行了群体水平的基因组结构变异分析，系统阐述了ESCC的结构变异类型，包括TDP（tandem duplication phenotype）、Insertion、Inversion、融合基因分型等，并深入分析了染色体外环状DNA（ecDNA），Katagsis以及染色体碎裂等。这项研究首次明确了ESCC在很早期阶段就发生结构变异事件并且是高SV负荷的肿瘤，其中串联重复TD-c2和ecDNA是导致癌基因扩增的重要因素。值得一提的是，本研究发现了一种新型的超级增强子形成的机制，在特定的癌基因增强子区域存在以增强子串联重复的形式形成超级增强子，这也是导致癌基因过表达的重要机制，这个新发现拓展了学界对超级增强子的理解（图3）。 图3 大样本全基因组分析揭示ESCC结构变异图谱及机制 （三）解析ESCC化疗耐药的遗传和表观遗传机制 肿瘤异质性是导致耐药和复发的关键。詹启敏院士/崔永萍教授团队2021年9月8日发表在JCI Insight杂志上题为“Genomic and epigenomic evolution of acquired resistance to combination therapy in esophageal squamous cell carcinoma”的论文表明，在接受化疗后出现进展的ESCC患者表现出明显更高的基因组和表观基因组时序异质性。在化疗联合维拉帕米治疗期间观察到耐药介导的新突变亚克隆扩增。研究发现，SLC7A8是一个潜在的新多药耐药（MDR）基因，功能分析表明突变型SLC7A8促进了ESCC细胞系的耐药表型。治疗期间的启动子甲基化动态显示，8个耐药蛋白编码基因的启动子区域甲基化程度较低。有趣的是，SLC8A3和突变体SLC7A8的启动子低甲基化以相同的途径富集，即蛋白质消化和吸收，表明在治疗期间可能存在一种新的MDR机制。这项研究整合了多组学数据揭示了时序遗传和表观遗传的肿瘤间和肿瘤内异质性、克隆进化过程和表观基因组变化，为联合治疗期间ESCC耐药患者提供了潜在的MDR治疗靶点（图4）。 图4 多组学技术揭示ESCC化疗耐药的新机制 （四）建立ESCC分子分型体系，指导精准治疗 分子分型指导下的精准治疗已在乳腺癌、结直肠癌、胃癌、肺癌、肝癌等多种实体肿瘤的临床实践中取得显著的成效，有效改善了患者的生存期。然而，目前ESCC尚无稳健的分子分型，究其原因是既往的研究大多从单一组学出发、且样本例数较少，仅仅揭示了有限的ESCC分子变异特征。因此，从多组学多层面多视角挖掘ESCC的致病机制，明确其分子分型，提其高诊治水平，已成为食管鳞癌研究领域的重大研究课题。2022年12月29日，团队联合中国医学科学院肿瘤医院、山西医科大学、北京大学肿瘤医院在Cancer Cell上发表了文章“Integrated Multi-omics Profiling Yields a Clinically-Relevant Molecular Classification for Esophageal Squamous Cell Carcinoma”。研究者基于多组学数据分析，将ESCC分为四个分子亚型：细胞周期通路激活型（CCA）、NRF2通路激活型（NRFA）、免疫抑制型（IS）和免疫调节型（IM）。这是国际上首次基于多组学数据的ESCC分类标准，并为每个亚型寻找了潜在的治疗靶标和/或诊断标志物。 研究者纳入155例ESCC患者配对样本进行了全基因组、表观基因组、转录组和蛋白质组数据层面的全面整合分析；利用多组学分析首次将ESCC分为CCA、NRFA、IS和IM四个亚型（图4）。CCA亚型体现在细胞周期检查点基因的变异，而NRFA亚型则有NRF2通路基因的激活。CCA和NRFA亚型患者均具有CpG岛甲基化表型（E-CIMP+），并与淋巴节转移和临床分期相关。IS和IM亚型是免疫细胞高浸润型，但肿瘤组织浸润的免疫细胞类型不同。研究者进一步利用43例接受PD-1抗体单药治疗队列研究，发现IM亚型对免疫检查点阻断疗法（ICB）有更好的治疗响应，并基于该队列ESCC组织多组学数据开发了识别IM亚型患者的分子特征分类器，体现了基于多组学数据分子分型的临床价值。总的来说，这项研究首次建立了ESCC多组学分子分型体系，不同亚型独特的分子特征是临床转化的“航向标”，破除了以往ESCC治疗“方向模糊”的困难，有助于医学专家“对症下药”，有望真正将ESCC的诊治提升到精准医学的层面，提高患者的生存获益。团队后续将开展针对ESCC各亚型的药物研发及临床实验研究，尽早实现临床转化，制定出针对不同亚型ESCC的治疗策略，让患者尽快进入ESCC分子分型基础上的精准治疗时代。 图5 食管鳞癌多组学分子四分型及其潜在治疗靶标 除了上述在分子变异基础和分子分型方面的研究外，团队在ESCC发生发展的分子机制和潜在治疗靶点方面也取得丰硕的成果，鉴定了FAM135B、MAGE-C3、NOX5、FAK、lncRNA VESTAR、cir-PUM1等一系列调控ESCC恶性进展的关键因子，并解析了其分子机制，为临床治疗提供了潜在的治疗靶点，相关研究成果发表在Signal Transduction and Targeted Therapy（2022）、Cancer Research（2021）、Cellular & Molecular Immunology（2022）、Cancer Communications（2021）、Clinical and Translational Medicine（2021）。 综上，深圳湾实验室詹启敏/崔永萍团队基于既往坚实的研究基础和广泛密切的合作关系，围绕我国高发特色恶性肿瘤食管鳞癌，取得了系列成果，不断补充食管鳞癌的分子变异拼图和调控网络图，为制定食管鳞癌的“中国方案”提供的丰富的理论基础。

近年来，随着人们生活、精神压力的不断增大，肿瘤的发病率逐年攀升，已成为现代人健康最大隐患之一。子宫肌瘤(Uterine leiomyoma，LM)多发于30-50岁育龄女性，虽然属于良性肿瘤，但仍会给患者带来许多不便与痛苦，可能会导致女性不孕、贫血和妇科感染等，影响正常生活和工作。大量临床观察和实验结果表明，LM是一种激素依赖性疾病，体内的雌激素和孕激素水平增高将会促进LM生长。方便的塑料制品中隐藏着健康风险人体内的激素水平，除了受到自身精密的反馈调节系统控制之外，还可能受到外来物质的干扰，这类能够干扰内分泌系统和改变激素活性的外源物质统称为内分泌干扰物（EDCs），其中最典型的一种EDCs是邻苯二甲酸二（2-乙基己基）酯（DEHP），属于邻苯二甲酸酯类，它有一个更广为人知的名字：增塑剂（塑化剂），用于增加塑料的耐久性。邻苯二甲酸酯存在于数百种产品中，包括个人护理产品（肥皂、洗发水和头发喷雾）、食品包装、医疗产品甚至环境水体中。一般人们会经由摄入食物、饮料或灰尘等途径或主动或被动的接触到DEHP，它在人体内经由各种组织代谢为更具生物活性的邻苯二甲酸(2-乙基-5羟基己基)酯（MEHHP）等多种化合物，最终可经由尿液排出体外。尽管这些化合物看起来陌生，但它们与人体的关联却让人无法忽视，针对韩国79例健康人群的尿液检测中，高达90%以上的样本可检出MEHHP1。令人担忧的是，这些外源干扰物可不仅仅是从消化道和呼吸道走一遭，它可能会干扰人体激素水平的精密调控，对人体健康造成不良影响。已有研究报道证实这些不良影响包括引起增加生殖损伤的风险，认知缺陷、代谢疾病和紊乱等2。▲内分泌干扰物（EDCs）的十个关键特征，包括激活或对抗激素受体、改变信号转导、改变激素合成等（图片来源：参考资料[2]）增塑剂是增加罹患子宫肌瘤风险的帮凶之一既然子宫肌瘤的生长与激素水平密切相关，人们自然而然的想到，如果EDCs能够影响激素水平，那是否会经由此途径从而增加接触EDCs的人们罹患子宫肌瘤的风险呢？近年来科学研究已证实了这个猜测，多项流行病学研究表明DEHP及其代谢产物与子宫肌瘤风险提高相关。如2019年，华盛顿大学的研究团队在57例接受手术切除的子宫肌瘤患者的检测数据中，证实DEHP水平与子宫体积、肌瘤大小正相关3；首尔大学2020年的研究比较了32例LM患者与79例对照组人群相关实验数据，同样证实DEHP水平与LM风险增加密切相关1。增塑剂是如何在我们体内作案的？流行病学研究已表明暴露于邻苯二甲酸酯将显著增加子宫肌瘤风险，然而致病机制尚不清楚。直到今年11月14日，PNAS最新发表的一篇研究揭示了其作用机制。金泽大学附属医院的研究团队首先比较了众多邻苯二甲酸酯的代谢物的“作案嫌疑”：在193例LM患者和519例无LM的对照人群中，发现代谢物MEHHP与患病风险的关联最强(26.6%), 其次是MiBP (17.7%), MEP (12.3%), 和 MEOHP (12.1%)。 ▲多种邻苯二甲酸酯代谢物与子宫肌瘤的关联程度（图片来源：参考资料[4]）在定位嫌疑人后，研究团队通过体外实验来监视它们的“作案手段”：从48例接受子宫肌瘤手术治疗的患者中收集病变和正常组织，在体外进行原代细胞培养，重现LM内部环境；并模拟人体实际浓度，配制4种邻苯二甲酸酯代谢混合物，对原代细胞进行不同时长的处理。这4种代谢物组合既包括了作案嫌疑最高的个人MEHHP、它的母体化合物DEHP，也包括嫌疑最高的组合 (MEHHP, MiBP, MEP和 MBzP), 以及所有候选人（9种代谢物）。随后对处理后的细胞进行全方位体检，包括细胞活力、mRNA转录水平、蛋白表达水平、细胞周期、AHR核定位等4。 ▲MEHHP促进色氨酸代谢（图片来源：参考资料[4]）研究结果揭示DEHP代谢产生的MEHHP表现出最强的生物效应，这也再次验证了MEHHP与LM风险的关联性。MEHHP能够促使LM细胞的氨基酸转运蛋白（SLC7A5和SLC7A8）、关键色氨酸分解代谢酶TDO2的表达上调，二者共同刺激细胞色氨酸摄取和尿氨酸生成，激活芳烃受体AHR，增加LM细胞活性、并最终诱导LM生长4。可以说塑化剂进入人体后的代谢产物MEHHP，帮助子宫平滑肌细胞在增生的道路上荡平阻碍，大开绿灯，可谓帮凶。 ▲MEHHP刺激色氨酸代谢、激活AHR，从而增加LM细胞活性（图片来源：参考资料[4]）塑料制品中普遍含有的增塑剂可以增加人们罹患子宫肌瘤的风险，目前看来罪证确凿。尽管子宫肌瘤是良性肿瘤，但它的高发病率仍会给患者带来许多不便，也埋藏着潜在的病变风险。不过有一点是确定的，为了关爱女性身体健康，作为普通人的我们减少和避免使用塑料制品总是没错的！参考文献1 Lee, G. et al. Exposure to organophosphate esters, phthalates, and alternative plasticizers in association with uterine fibroids. Environ Res 189, 109874, doi:10.1016/j.envres.2020.109874 (2020).2 La Merrill, M. A. et al. Consensus on the key characteristics of endocrine-disrupting chemicals as a basis for hazard identification. Nat Rev Endocrinol 16, 45-57, doi:10.1038/s41574-019-0273-8 (2020).3 Zota, A. R. et al. Phthalates exposure and uterine fibroid burden among women undergoing surgical treatment for fibroids: a preliminary study. Fertil Steril 111, 112-121, doi:10.1016/j.fertnstert.2018.09.009 (2019).4 Iizuka, T. et al. Mono-(2-ethyl-5-hydroxyhexyl) phthalate promotes uterine leiomyoma cell survival through tryptophan-kynurenine-AHR pathway activation. Proc Natl Acad Sci U S A 119, e2208886119, doi:10.1073/pnas.2208886119 (2022).撰稿 | 道容若溪编辑 | cici精彩推荐：1、撸狗快乐多！最新研究证实：撸狗不仅健脑强化大脑认知，还能减压缓解情绪！2、Nature重磅突破！首次揭示纹状体多巴胺腺苷影响PKA活性调控神经机制，助力帕金森药物研究新策略3、AI妙用，告别头秃不是梦！我国科学家成功研发头发再生新疗法4、万万没想到！影响女性升职加薪的原因竟然还有这件事！5、JAMA：首次证实正念减压（MBSR）缓解焦虑情绪与艾司西酞普兰疗效相当！