肝癌是一種多基因參與、多因素介導(dǎo)、病理機(jī)制復(fù)雜的惡性腫瘤。在過(guò)去十年中，隨著第二代基因組測(cè)序技術(shù)迅速發(fā)展，人們對(duì)肝癌的遺傳特征有了較全面的了解。大規(guī)模肝癌樣本測(cè)序結(jié)果表明，肝癌發(fā)生發(fā)展過(guò)程中存在大量基因突變，如 TERT 啟動(dòng)子、Wnt/β-catenin信號(hào)通路基因（CTNNB1和AXIN1）和細(xì)胞周期調(diào)節(jié)相關(guān)因子（TP53、CDKN2A和RB1）等。

然而，與黑色素瘤中BRAF突變或肺癌中EGFR突變等不同，肝癌的這些突變尚無(wú)法進(jìn)行有效靶向。目前已經(jīng)上市的肝癌靶向治療方法有限。因此，運(yùn)用新技術(shù)新方法探索肝癌生物學(xué)特性、尋找新的分子靶點(diǎn)和有效治療策略，是當(dāng)前肝癌研究的重點(diǎn)和難點(diǎn)。

CRISPR基因編輯技術(shù)技術(shù)自2012年誕生以來(lái)，在基因編輯方面展現(xiàn)出強(qiáng)大的應(yīng)用潛能。2014年，由此衍生來(lái)的CRISPR-Cas9功能基因篩選技術(shù)，已逐步成為探索基因功能、解析生物學(xué)過(guò)程與疾病發(fā)生發(fā)展機(jī)制以及發(fā)現(xiàn)疾病治療靶點(diǎn)的重要手段。

近日，上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬仁濟(jì)醫(yī)院/上海市腫瘤研究所覃文新研究員和金浩杰研究員團(tuán)隊(duì)在《柳葉刀》旗下期刊 EBioMedicine 在線(xiàn)發(fā)表了題為：Sustained activation of EGFR-ERK1/2 signaling limits the response to tigecycline-induced mitochondrial respiratory deficiency in liver cancer 的研究論文。

該研究通過(guò)使用全基因組CRISPR-Cas9高通量篩選技術(shù)，發(fā)現(xiàn)靶向干預(yù)腫瘤細(xì)胞線(xiàn)粒體翻譯過(guò)程具有重要的肝癌治療潛力。而EGFR-ERK1/2信號(hào)通路的持續(xù)激活可導(dǎo)致肝癌細(xì)胞對(duì)線(xiàn)粒體翻譯抑制劑替加環(huán)素不敏感。因此，MEK抑制劑或EGFR抑制劑與替加環(huán)素聯(lián)用可發(fā)揮協(xié)同效果，有望為肝癌患者提供一種新的聯(lián)合治療方案。

真核生物的線(xiàn)粒體中存在獨(dú)立的翻譯體系，人體的線(xiàn)粒體核糖體負(fù)責(zé)合成13個(gè)組成氧化磷酸化復(fù)合物的基本蛋白亞基。在正常細(xì)胞中，異常翻譯蛋白聚集物對(duì)線(xiàn)粒體功能是有害的，會(huì)破壞細(xì)胞中化學(xué)能的穩(wěn)態(tài)。然而，腫瘤細(xì)胞和正常細(xì)胞中的線(xiàn)粒體功能存在很大的差異。越來(lái)越多的證據(jù)表明，高水平的線(xiàn)粒體翻譯過(guò)程可參與支持多種類(lèi)型腫瘤細(xì)胞的生物能量需求。

在這項(xiàng)研究中，研究團(tuán)隊(duì)首先通過(guò)CRISPR-Cas9方法對(duì)2種常見(jiàn)肝癌細(xì)胞系的19114個(gè)基因進(jìn)行篩選，分析出哪些是對(duì)腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)與存活重要的基因，結(jié)果鑒定出455個(gè)共有的癌癥基因靶標(biāo)。進(jìn)一步對(duì)上述篩選獲得的基因靶標(biāo)進(jìn)行聚類(lèi)分析發(fā)現(xiàn)，其中26個(gè)基因都與肝癌細(xì)胞的線(xiàn)粒體翻譯過(guò)程相關(guān)，提示線(xiàn)粒體翻譯過(guò)程可能是肝癌的適應(yīng)性弱點(diǎn)，靶向干預(yù)該過(guò)程具有肝癌治療潛力。

替加環(huán)素是FDA唯一批準(zhǔn)的甘環(huán)素類(lèi)抗生素，已被證明可特異地抑制線(xiàn)粒體翻譯過(guò)程。為了驗(yàn)證CRISPR-Cas9篩選結(jié)果，研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)檢測(cè)11株肝癌細(xì)胞對(duì)替加環(huán)素的敏感性，發(fā)現(xiàn)其中8株肝癌細(xì)胞對(duì)替加環(huán)素敏感，僅有3株肝癌細(xì)胞對(duì)替加環(huán)素極不敏感。為了進(jìn)一步解決少部分肝癌細(xì)胞對(duì)替加環(huán)素不敏感的問(wèn)題，研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)使用包含了1957個(gè)FDA批準(zhǔn)藥物的化合物庫(kù)進(jìn)行篩選，發(fā)現(xiàn)MEK抑制劑明顯提高替加環(huán)素對(duì)肝癌細(xì)胞的體外抑制作用。

為了進(jìn)一步闡明肝癌細(xì)胞耐受替加環(huán)素作用的分子機(jī)制，研究團(tuán)隊(duì)對(duì)替加環(huán)素處理的肝癌細(xì)胞進(jìn)行了轉(zhuǎn)錄組測(cè)序、受體酪氨酸激酶陣列分析及酶聯(lián)免疫吸附測(cè)定，發(fā)現(xiàn)替加環(huán)素不敏感肝癌細(xì)胞在替加環(huán)素作用下，EGFR的兩種配體AREG和EREG自分泌增多并激活EGFR-ERK1/2信號(hào)通路，進(jìn)而導(dǎo)致MYC下游糖酵解相關(guān)酶己糖激酶2（HK2）、丙酮酸激酶2（PKM2）和乳酸脫氫酶（LDHA）表達(dá)及活性增強(qiáng)。此外，研究團(tuán)隊(duì)還發(fā)現(xiàn)EGFR-ERK1/2-MYC信號(hào)軸可通過(guò)激活絲氨酸羥甲基轉(zhuǎn)移酶2（SHMT2）部分維持線(xiàn)粒體翻譯功能。

因此，替加環(huán)素與MEK抑制劑或EGFR抑制劑聯(lián)合方案減少了代償性糖酵解水平的增加，可徹底阻斷肝癌細(xì)胞中糖酵解與氧化磷酸化之間的能量平衡過(guò)程。最后，研究團(tuán)隊(duì)在多種動(dòng)物腫瘤模型中驗(yàn)證了替加環(huán)素聯(lián)合MEK抑制劑或EGFR抑制劑的肝癌協(xié)同治療效果。

上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬仁濟(jì)醫(yī)院/上海市腫瘤研究所博士生周洋洋、助理研究員王思穎和博士生吳維為論文共同第一作者。上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬仁濟(jì)醫(yī)院/上海市腫瘤研究所覃文新研究員、金浩杰研究員、荷蘭癌癥研究所Rene Bernards教授以及東方肝膽外科醫(yī)院袁聲賢副主任為論文共同通訊作者。

原始出處：

Yangyang Zhou， et al. Sustained activation of EGFR-ERK1/2 signaling limits the response to tigecycline-induced mitochondrial respiratory deficiency in liver cancer. EBioMedicine， 2022.