廈門大學周大旺組CancerCell揭示肝癌發生重要機理

　　多倍體細胞的分裂將導致非整倍體的產生，從而造成原癌基因的擴增或抑癌基因的丟失，引起基因組不穩定性和腫瘤的發生發展。因此研究機體調控多倍體細胞產生及多倍體細胞進行細胞分裂的調控機理對于理解肝癌的發病機理和肝癌的治療至關重要，然而這一具體的分子機理目前仍然知之甚少。

　　5月8日，細胞信號網絡協同創新中心、細胞應激生物學國家重點實驗室、廈門大學生命科學學院周大旺教授和陳蘭芬教授研究團隊在Cancer Cell雜志上發表了題為“Hippo Signaling Suppresses Cell Ploidy and Tumorigenesis through Skp2”的研究論文，研究發現，Hippo信號通路在限制肝臟細胞的染色體由兩倍體向多倍/非整倍體轉變過程中起關鍵作用，該機制異常將導致基因組不穩定繼而誘發肝癌的發生發展。此外，該研究還發現Hippo通路失活造成Skp2活化及出核才是造成多倍體的產生的主因，而不是此前主要認為Hippo通路中Lats激酶是通過穩定p53來抑制多倍體產生。鑒于該工作的重要意義，BioArt特別邀請到了復旦大學生物醫學研究院雷群英教授和浙江大學生命科學研究院趙斌教授做精彩點評，以饗讀者！

　　論文解讀：

　　大多數真核生物的體細胞是二倍體，即僅含有兩組染色體，分別遺傳自父本和母本。而一些特定組織如心臟、肝臟等就含有多倍體細胞，特別是肝臟組織含有較高比例的四、八倍體等多倍體細胞。肝臟是作為人體的重要解毒器官，同時酒精、肝炎病毒等毒性物質或毒性代謝物容易誘發肝細胞的基因突變，多倍體被認為有利于提供代償性的正常基因來維持肝臟穩態。多倍體細胞通常會停滯在細胞周期的間期——G1期，這些細胞很少進行細胞分裂增殖，并最終走向細胞衰老死亡。然而肝臟受損后，多倍體細胞將會受脅迫進行增殖，再生修復受損的肝組織。這些多倍體細胞分裂將導致三、五、七倍體等非整倍體的產生，也就是丟失匹配的染色體或染色片段，從而造成原癌基因的擴增或抑癌基因的丟失，引起基因組不穩定性和腫瘤的發生發展。因此研究機體調控多倍體細胞產生及多倍體細胞進行細胞分裂的調控機理對于理解肝癌的發病機理和肝癌的治療至關重要。

　　Hippo信號通路在調節組織成體干細胞的分化和增殖，調控器官再生與尺寸大小中具有重要作用。周大旺教授團隊在先前研究獲得靶向Hippo信號通路核心成員MST激酶的特異性小分子抑制劑，該抑制劑可以在體內有效促進損傷組織的修復與再生，該研究成果發表在Science Translational Medicine上，抑制劑ZL已成功轉讓。另一方面，如果Hippo基因缺失則會造成組織持續性的再生，肝臟尺寸不斷增大，最終導致肝細胞癌和膽管癌的產生。美國癌癥基因組圖譜TCGA大數據分析發現10-20%的肝癌樣本中Hippo信號通路中的激酶發生缺失，10%的肝癌樣本中Hippo下游的原癌基因YAP所在染色體片段發生擴增，因此該通路異常與肝癌發生密切相關。

　　在這項研究中，周大旺研究組通過對Hippo信號通路重要成員（WW45，Mst1/2， Lats1/2）肝臟特異性敲除和過表達Hippo信號通路下游靶基因YAP的小鼠肝細胞進行流式分析發現，在肝臟中Hippo信號通路缺失會導致多倍/異倍體細胞比例顯著增加，這些細胞進一步發生不正常的分裂造成基因組不穩定性。之前細胞水平研究發現Hippo通路的Lats激酶通過穩定p53水平來抑制多倍體產生。本研究發現Hippo信號通路在肝臟中缺失，p53水平不但沒有下降反而表達水平的明顯上調。盡管p53大量上升，但其并不能阻斷多倍體細胞產生和抑制其分裂這一現象的發生。

　　周大旺研究組深入研究發現, Hippo信號通路下游效應分子YAP通過AKT-Skp2信號促進二倍體細胞向多倍體轉化及多倍體細胞的生長增殖。YAP可以強烈的誘導乙酰轉移酶p300對E3泛素連接酶Skp2的乙酰化，后者的乙酰化形式在細胞質中定位，造成其核內底物周期蛋白依賴性激酶抑制蛋白P27在核內大量累積，導致細胞有絲分裂阻滯并成為多倍體。另一方面，胞質中的Skp2大量降解促凋亡因子FoxO1/3，使多倍體細胞持續分裂，基因組不穩定，最終導致腫瘤發生（下圖）。對人類肝癌樣品的分析驗證了以上結論，YAP的激活與Skp2乙酰化增強及FoxO1的下調有顯著的相關性，并且YAP的入核與Skp2的出核也同時與腫瘤發展程度和不良預后成正相關。

工作模型示意圖

　　本項研究闡明了Hippo缺失及YAP激活促進多倍體細胞產生及增殖作為肝癌發生發展中的一個重要機制，為肝癌診療提供了新的策略。

　　據悉，該論文的主要工作由周大旺課題組博士生張世浩、陳青花、劉清許、李玉席和孫秀峰等學生共同承擔，并與中科院生化細胞所、美國愛因斯坦醫學院，日本九州大學等單位合作完成，通訊作者為陳蘭芬教授和周大旺教授。該研究工作獲得了國家自然科學基金委、國家重點基礎研究發展計劃(973)項目、青年千人計劃和中央高校基本科研基金的資助。