Science Adv｜MYCN扩增型神经母细胞瘤的表观遗传学弱点

文 | 吴婷婷 责编 | 周叶斌

神经母细胞瘤是儿童最常见的实体瘤。尽管通过手术、放疗、化疗、免疫疗法、干细胞移植和分化疗法等对神经母细胞瘤进行了积极的治疗，但高危神经母细胞瘤的5年生存率仍只有50%，导致神经母细胞瘤占儿童癌症相关死亡人数的比例较高。转录因子MYCN的扩增发生在约20-25%的神经母细胞瘤中，故分子分型上被称之为MYCN扩增型神经母细胞瘤。MYCN本身仍然难以直接靶向，因此需寻找靶向MYCN致癌转录通路的替代方法。

近日，由 Kimberly Stegmaier 和 Sharon Y.R.Dent 团队发表于 Science Advances 题为 The KAT module of the SAGA complex maintains the oncogenic gene expression program in MYCN-amplified neuroblastoma 的文章， 通过癌症细胞依赖图谱数据库（DepMap）功能基因组CRISPR筛选，鉴定出Spt-Ada-Gcn5-乙酰转移酶（SAGA）复合物的赖氨酸乙酰转移酶（KAT）模块是MYCN扩增型神经母细胞瘤生长的重要表观遗传调节因子，揭示了SAGA复合物KAT模块是MYCN扩增型神经母细胞瘤的致命弱点，为靶向治疗MYCN扩增型神经母细胞瘤中提供了潜在新方向。

为了更好地理解癌症的发生发展机制并开发新的治疗策略，美国Broad Institute发起了癌症细胞依赖图谱的研究项目（The Cancer Dependency Map, DepMap），旨在整合大数据和丰富的数据分析工具和算法，识别关键的癌症相关基因、研究基因调控网络、发现新的治疗靶点等，进而构建获得所有癌症的治疗靶点图谱。

本研究就是基于DepMap项目CRISPR筛选、哺乳动物蛋白质复合物CORUM数据库分析，结合CRISPR-Cas9系统敲除构建的神经母细胞瘤特异性单向导RNA（sgRNA）文库，并使用小鼠中的异种移植肿瘤进行了一系列二次CRISPR筛选，通过测序追踪sgRNA的富集或耗竭情况，发现SAGA复合物在MYCN扩增型神经母细胞瘤中是一种选择性依赖。

进一步使用CRISPR-Cas9基因敲除（KO）验证、诱导型蛋白降解系统（dTAG）、ChIP-seq、细胞周期与转录组分析、冗余性验证（KAT2A/KAT2B双敲）、染色质开放性分析（ATAC-seq）、组蛋白修饰共定位分析、基因表达关联分析（RNA-seq）、功能富集分析（GSEA）等多技术联用证实TADA2B通过SAGA复合物的KAT活性维持MYCN靶基因启动子的乙酰化状态，其缺失导致MYCN结合能力下降和细胞周期相关转录程序崩溃。

在MYCN扩增型神经母细胞瘤中， KAT模块驱动对SAGA复合物的选择性依赖。SAGA复合物的乙酰转移酶活性是维持神经母细胞瘤致癌状态所必需，通过TADA 2B KO/降解或通过KAT 2A/KAT/KAT 2B降解可抑制神经母细胞瘤细胞生长。这表明，针对这种复合物的小分子靶向可能对MYCN扩增型神经母细胞瘤具有治疗意义。

研究还发现，KAT 2A和KAT 2B在SAGA中具有功能冗余的作用。使用PROTAC降解剂GSK-699-1发现，KAT 2A/KAT 2B的组合降解减少了神经母细胞瘤增殖并诱导了与TADA 2B降解一致的转录和表观遗传变化。细胞活力效应可能是通过SAGA复合物介导的，尽管研究尚不能排除ATAC复合物可能促进KAT 2A/KAT 2B降解中观察到的一些表型。此外，GSK-699-1在体内显示出强大的降解剂活性，并显著减缓了神经母细胞瘤瘤的进展，这表明KATA 2A/KAT 2B的充分降解可能是肿瘤消退所必需的，或者SAGA抑制可能需要组合疗法。

研究中报道了SAGA复合物乙酰转移酶活性在维持MYCN扩增型神经母细胞瘤的致癌状态中的作用，扩展了对维持该癌症状态至关重要的组蛋白修饰复合物的理解，为靶向治疗MYCN扩增型神经母细胞瘤中提供了新的探索方向，有望进一步充分利用神经母细胞瘤在表观遗传中的这些弱点。

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排版 | Sheila   校对 | uu