人结肠癌转基因细胞

p style=" text-align: center " img width=" 450" height=" 300" title=" 001.jpg" style=" width: 450px height: 300px " src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201712/insimg/39a8a653-7aa4-45f8-9539-a9aa0880935a.jpg" border=" 0" vspace=" 0" hspace=" 0" / /p p 　　日本理化学研究所基因组序列分析项目负责人中川英刀和兵库县医科大学教授池内浩基的联合研究小组，对炎症性肠疾病转化结肠癌患者的全基因组进行解析，发现了结肠癌发病机理。该研究成果将于近日发表在美国《Oncotarget》科学杂志上。 /p p 　　在日本，溃疡性大肠炎和克罗恩病等炎症性肠疾病患者近年来数量激增，目前有20多万患者接受长期治疗。而长期患有肠道慢性炎症，导致大肠癌发病风险极高。一旦患上大肠癌，就需接受大肠全部切除手术。常见的大肠癌发生机理已被详细阐明，但结肠癌的发生机理尚未发现，需要对全基因组进行详细研究。 /p p 　　研究小组对90位炎症性肠疾病转化为结肠癌患者的全基因组进行了详细分析。通常在大肠癌中，APC基因变异最多，60%至90%出现APC基因变异。此次全基因组分析发现，结肠癌的APC基因变异仅为15%，TP53和RNF43基因变异分别为66%和11%，这意味着结肠癌有与大肠癌不同的发病机理。特别是RNF43基因，其与APC基因一样具有Wnt信号通路功能，在通常的大肠癌中变异较为少见，因此研究人员认为，该基因在炎症性肠疾病转为癌症的发病过程中具有重要功能。研究还发现，RNF43基因变异与炎症性肠疾病发病和严重程度正相关，而APC基因变异与炎症肠疾病发病和严重程度呈相反关系。结肠癌多呈现黏液癌等非典型病理症状，在RNF43基因变异的结肠癌中，多具有黏液癌和低分化型的病理症状倾向，而APC基因变异的结肠癌多具有典型大肠癌的高分化型病理倾向。 /p p 　　该研究成果从全基因组视角解读了结肠癌发病机理。结肠癌有与大肠癌不同的发病类型以及类似的发病类型，可根据变异基因进行分类。 /p p /p

癌症导致的死亡中，大部分是由恶性肿瘤转移而引起的，在临床上仍然是一个挑战。转移性癌细胞通常与原发癌细胞相似，但它们可能会受到所转移器官附近环境的影响。本文揭示了结直肠癌(CRC)细胞在转移至肝脏(一个关键的代谢器官)后经历代谢的重组过程。特别是肝转移细胞通过GATA结合蛋白6抗体 (GATA6) 上调醛缩酶B (ALDOB)的表达，提高果糖代谢，为肿瘤细胞增殖过程中的主要中心碳代谢提供能量。靶向ALDOB或降低膳食果糖可显著降低肝转移性生长，但对原发肿瘤几乎没有影响。本文的研究结果表明，转移细胞可以在新的微环境中利用代谢重组，尤其是在代谢活跃的器官，如肝脏中，对相关通路的操纵可能会影响转移性生长的过程。原发性肿瘤逐渐累积遗传性改变，并受其肿瘤微环境的影响，直到获得能转移到远处器官的能力(Gupta和Massague, 2006 Valastyan和Weinberg, 2011)。这一过程的典型特征是，结直肠癌（CRC）经过腺瘤到癌的顺序发展，最终导致转移(Barker et al.， 2009)，(约70%的患者) 优先转移到肝脏这个部位 (Rothbarth和van de Velde, 2005) 。在这个阶段，该疾病变得很难治疗，并对大多数形式的联合治疗产生耐药性，使得结直肠癌（CRC）转移成为癌症相关死亡的主要原因。无法进行手术的肝转移患者对化疗干预治疗效果较差，中位生存期为6至9个月 (Alberts et al.， 2005) 。目前针对晚期结直肠癌的化疗并不针对肝转移。部分原因是由于观察到CRC转移与任何特定的基因突变并不一致 (Jones et al.， 2008) ，而且它们通常与原发肿瘤中的细胞相似。然而，新出现的证据表明，非遗传改变，如表观遗传和代谢重组，可能促进癌症转移。将这种机制作为研究的目标可能为开发结直肠癌转移的治疗方法提供新的途径。在本研究中，来自临床样本和经盲肠移植的体内CRC转移模型的数据表明，结直肠癌（CRC）肝转移瘤的特定代谢通路发生了改变。特别是，肝转移会上调ALDOB的水平，这是一种参与果糖代谢的酶。肝内植入表明肝环境导致CRC细胞上调ALDOB。代谢组学和13C标记的果糖追踪研究表明，ALDOB促进果糖代谢，促进糖酵解、糖异生和戊糖磷酸途径。降低ALDOB或限制饮食果糖会抑制CRC肝转移瘤的生长，但不抑制原发肿瘤或肺转移瘤的生长，这突出了肿瘤微环境的重要性。1、在结直肠癌CRC肝转移中BALDOB表达升高为了证实ALDOB在肝转移中的上调，作者将3株CRC细胞株：HCT116和2株肝转移患者来源的异种移植(PDX)细胞株CRC119和CRC57植入NOD/SCID小鼠的盲肠末端。细胞携带双标记报告基因结构，稳定表达荧光蛋白(mCherry或GFP) 和荧光素酶。在盲肠注射前，流式细胞分选(FACS)分析显示，这些CRC细胞株中KHK、ALDOB和HK表达均为单峰。注射盲肠后，CRC细胞在2周内首次形成原位肿瘤。随后，它们在5周内发生了CRC肝转移。收集原发性盲肠和肝转移肿瘤后，利用荧光流式细胞仪(FACS)分离CRC细胞。肝转移瘤的ALDOB水平明显高于原发性转移瘤，而KHK和HK水平基本保持不变(图3B-3D) 。20%至40%的小鼠也出现肺转移，尽管与原发性盲肠肿瘤相比，肺转移中ALDOB没有上调。Figure 3. 肝转移使体内ALDOB表达升高为了研究肝脏微环境是否引起CRC细胞中ALDOB的表达上调，本文将HCT116、CRC119和CRC57细胞同时直接注入小鼠肝脏和盲肠。CRC肿瘤迅速在肝脏和盲肠中形成，注射10天后，分别采集肿瘤。肿瘤经盲肠转移至肝脏之前，在盲肠注射模型中需要3~5周(图3E)。从采集的肿瘤细胞中，利用荧光流式细胞分选(FACS)分离出CRC细胞。Western blot检测证实，从肝脏分离的CRC细胞中ALDOB水平高于盲肠分离的细胞，而KHK和HK水平保持相似(图3F-3H)。另一方面，Transwell迁移实验中迁移和非迁移的CRC细胞表达了相似的ALDOB水平，这表明ALDOB与迁移能力的增强无关。此外，在体外培养后，肝脏和盲肠分离的肿瘤细胞表达相似的ALDOB水平。综上所述，这些数据表明肝脏微环境可导致CRC细胞上调ALDOB的表达。2、ALDOB促进CRC肝转移瘤的生长HCT116、CRC119和CRC57细胞中ALDOB 的表达下调（RNA干扰下调表达），不影响体外含葡萄糖或果糖培养基中培养的CRC细胞迁移 。尽管盲肠移植HCT116、CRC119或CRC57细胞与对照载体均可有效发展肝转移(3个细胞系的5只小鼠中有5只发生了转移) ，但在盲肠注射模型中，ALDOB下调表达可抑制CRC肝转移。经shRNA1干扰的ALDOB的HCT116、CRC119或CRC57细胞分别在5只小鼠中仅有2只、2只和2只出现可检测到的肝转移，而经shRNA2敲除的小鼠分别为2、1和2只(图5A-5E) 。此外，从ALDOB 下调表达细胞中的肝转移比对照细胞中的肝转移肿瘤少得多，且小得多。然后进行肝内注射，观察ALDOB是否促进肝内CRC的生长。对照载体的HCT116、CRC119和CRC57细胞在肝脏中生长明显大于ALDOB表达下调的细胞(图5F-5H) 。Figure 5. RNA干扰ALDOB表达可抑制CRC肝转移3、靶向果糖代谢抑制肝转移接下来考虑的是，果糖摄入量的水平是否会影响肿瘤的生长，尤其是在肝脏。注射CRC至盲肠后 (每组5只小鼠) ，高果糖饮食的小鼠显示CRC肝转移增加，而不含果糖饮食的小鼠相对于对照组显示肝转移减少(图6A-6D) 。随后将这两种治疗方法结合起来。对小鼠注射ALDOB基因敲除剂后，然后按规定对其喂食不含果糖的饮食。这正如预期的那样，抑制了CRC的肝转移(图6A-6D) 。将CT26细胞注射到具有免疫功能的BALB/c小鼠的盲肠中，在果糖饮食对肝转移瘤的影响方面也显示出类似的结果。一直以来，高果糖饮食降低了老鼠的存活率，而低果糖饮食和低碳水化合物能延长老鼠的存活率。用相同shRNA结构转染LV-HCT116细胞，下调ALDOB的表达。与盲肠注射模型一致，ALDOB下调表达和果糖限制饮食抑制了肝脏中CRC肿瘤。关于抑制肝脏LV-HCT116肿瘤，ALDOB下调和果糖限制似乎比5-氟尿嘧啶或奥沙利铂更有效，这两种药物都是晚期和转移性CRC的一线化疗。与ALDOB敲除或果糖限制饮食不同，5-氟尿嘧啶或奥沙利铂在肿瘤抑制或生存方面几乎没有益处。因此, 针对ALDOB和果糖代谢的调节可能会影响肝转移瘤的生长，并对目前的化疗作为一个补充策略。Figure 6. 饮食果糖限制抑制CRC肝转移关于珀金埃尔默：珀金埃尔默致力于为创建更健康的世界而持续创新。我们为诊断、生命科学、食品及应用市场推出独特的解决方案，助力科学家、研究人员和临床医生解决最棘手的科学和医疗难题。凭借深厚的市场了解和技术专长，我们助力客户更早地获得更准确的洞见。在全球，我们拥有12500名专业技术人员，服务于150多个国家，时刻专注于帮助客户打造更健康的家庭，改善人类生活质量。2018年，珀金埃尔默年营收达到约28亿美元，为标准普尔500指数中的一员，纽交所上市代号1-877-PKI-NYSE。了解更多有关珀金埃尔默的信息，请访问www.perkinelmer.com.cn

与持续性细菌感染相关的慢性和低级别炎症或与结肠肿瘤的发生相关，然而，短暂性和自限性感染在细菌驱动的结肠肿瘤发生中的影响，研究人员尚不清楚。近日，一篇发表在国际杂志Cancer Discovery上题为“Bacterial Genotoxin Accelerates Transient Infection–Driven Murine Colon Tumorigenesis”的研究报告中，来自约翰霍普金斯大学等机构的科学家们通过研究发现，引起常见食物中毒症状的细菌或许会产生一种损伤肠道细胞DNA的特殊毒素，从而潜在诱发结肠癌。这一研究发现或许提出了一种可能性，即全球每年大约200万例结肠癌病例中，有一些患者的发病或许是源于短暂且看似温和的食物中毒事件，同时研究者还指出了未来开发新型药物的可能性，即通过中和这种新发现的名为UshA的毒素来预防结直肠癌的发生。图片来源：Johns Hopkins University Bloomberg School of Public Health此前研究结果表明，定植在肠道中的特定细菌或会通过参与慢性肠道炎症的持续性感染来诱发结直肠癌，引发食物中毒的短暂感染（包括旅行者腹泻，患者通常在1-2天内就能得到缓解）通常被认为是非致癌性的。研究者Fengyi Wan说道，我们希望本文研究或能促进其他科学家进行流行病学研究来调查短暂的腹泻感染和结肠癌发生之间的潜在关联。这项研究中，研究人员利用柠檬酸杆菌来感染小鼠使其患上短暂性的腹泻疾病，这与人类感染上致泻大肠埃希氏菌的症状相似，结果发现，柠檬酸杆菌感染会迅速导致小鼠机体肠道内壁细胞出现明显的DNA损伤迹象。研究者注意到，这种损伤依赖于细菌中一种称之为III型分泌系统的机制，这种注射器样的附属物能被诸如柠檬酸杆菌和致泻大肠稀释菌用来向宿主细胞中注射蛋白质，这种机制有利于入侵的微生物生长和生存。最终研究人员锁定了一种名为UshA的III型分泌系统注射蛋白，其或许是DNA损伤的原因，结果发现，致泻大肠埃希氏菌所产生的UshA蛋白或许含有一种具有分解DNA酶类活性的短片段；研究人员并不清楚DNA分解元件在柠檬酸杆菌生命周期中的功能，剔除该元件似乎会损伤细菌的生长或生存，但研究者在小鼠模型研究中发现证据表明，UshA或许会对被感染的宿主产生明确的致癌作用。随后研究人员利用一种能自发形成结肠肿瘤的遗传工程化小鼠品系进行研究，结果发现，利用含有UshA的柠檬酸杆菌感染这些小鼠或许会明显加速其机体中肿瘤的形成；相比而言，感染了缺失UshA基因的工程化柠檬酸杆菌或许对于加速肿瘤的进展并没有任何影响。此外研究者还发现，柠檬酸加速的结肠肿瘤中的突变与人类结肠肿瘤中的突变类型高度相似，这或许再次强调了其与人类健康的潜在关联性。图片来源：https://cancerdiscovery.aacrjournals.org/content/12/1/236#这种关联性的有力确认或许并不容易实现，因为根据定义，短暂的感染在肿瘤发展时或许早已经消失了，在被检测出来之前，结肠肿瘤或许已经发展了很多年了；研究者Wan表示，建立携带UshA的微生物和人类结直肠癌之间的关联或许需要大量的流行病学研究，而且这些研究可能最好在撒哈拉以南的非洲地区进行，因为在这些地区，致泻性细菌感染和结直肠癌都非常常见。目前研究人员正在联合研究来开发针对UshA毒素的抑制剂，从原则上来讲，研究人员能给予已经存在腹泻疾病的患者这种抑制剂来保护其抵御促癌DNA损伤。综上，本文研究结果表明，UshA或能作为细菌的III型分泌系统依赖性基因毒素，在促进的短暂和非侵袭性细菌感染加速结肠肿瘤发生过程中或许扮演着关键角色。原始出处：Yue Liu, Kai Fu, Eric M. Wier, et al. Bacterial Genotoxin Accelerates Transient Infection–Driven Murine Colon Tumorigenesis, Cancer Discovery (2022). DOI: 10.1158/2159-8290.CD-21-0912