年龄越小影响越少！美国医学院揭示结直肠癌治疗新靶点

近日，美国贝勒医学院的研究团队在期刊《Journal of Experimental & Clinical Cancer Research》上发表了一篇题为“Functional characterization of age-dependent p16 epimutation reveals biological drivers and therapeutic targets for colorectal cancer”的文章，该研究探讨了与年龄相关的p16细胞增殖在肠道肿瘤发生中的作用。

https://jeccr.biomedcentral.com/articles/10.1186/s13046-023-02689-y

研究背景

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尽管在结直肠癌(CRC)患者中发现了大量的DNA甲基化改变，但阐明这些修饰在肿瘤发生和维持过程中的功能贡献仍然是一个重要的未满足的需求。Robin Holliday提出，启动子DNA甲基化的表观遗传改变导致有丝分裂稳定的基因沉默，被称为表观突变，这是Knudson经典的双击基因失活模型中肿瘤抑制功能丧失的一种可能机制。重要的是，与基因突变不同，表观遗传机制具有内在可塑性，因此成为改善结直肠癌患者临床护理的有吸引力的治疗靶点。为此，研究人员试图更好地理解在癌细胞中经常观察到的增殖促进癌变的机制。

细胞周期蛋白依赖性激酶抑制剂2A (CDKN2A)基因(也称为p16)的表观突变是人类CRC中最常见的表观遗传事件之一，这种修饰经常在肿瘤前病变中检测到。事实上，p16上皮化起源于正常的结肠组织，它是衰老的一种功能，这种现象在人类和小鼠中都是保守的。根据这些观察结果，研究人员创建了一个工程化p16启动子超甲基化的小鼠模型，该模型导致衰老过程中体细胞组织中p16的增殖加速，并使小鼠易发生自发肿瘤。特别感兴趣的是，研究人员可以确定p16上皮化是否促进肠道肿瘤的恶性进展，以及p16中这些表观遗传缺陷的逆转是否抑制肿瘤生长。

研究过程

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之前通过靶向敲入140 bp的alu相关DNA序列建立了p16增殖的小鼠模型，该序列促进顺式中启动子CpG岛(CGIs)上DNA甲基化的传播。为了验证研究人员对年龄相关表观遗传事件建模的方法，研究人员从顺式或对照(ctr)元件敲入小鼠中生成了原代小鼠胚胎成纤维细胞(mef)。研究人员绘制了p16启动子约1kb区域的DNA甲基化模式，并确定工程化的p16突变是否导致p16功能丧失导致初级mef的自发永化。事实上，在细胞传代过程中，研究人员观察到初始甲基化在顺式元件内播种，随后甲基化逐渐向内源性p16启动子扩散。

接下来，为了排除p16甲基化继发于基因沉默的可能性，研究人员使用腺病毒-Cre（ Ad5CMVCre，以下简称 Ad-Cre）去除loxP - 顺式MEF 中的侧翼顺式 -原件。结果表明，研究人员的方法成功地模拟了p16表观突变，其中p16基因活性直接受工程启动子甲基化控制。

为了进一步表征体内工程化p16外突变的影响，研究人员专注于最快更新组织的肠道。为了评估正常衰老过程中 DNA 甲基化的变化，研究人员生成了在一个等位基因处携带顺式元件敲入的p16顺式/ +小鼠，并使用对敲入或 WT 序列特异的正向引物分别测量每个等位基因处的p16启动子甲基化。

为了测试肠道肿瘤发生过程中p16突变的功能需求，研究人员将p16cis等位基因培养到ApcMin/+小鼠中，产生以下动物组:(1)ApcMin/+，(2)ApcMin/+;p16cis/+ (p16位于一个等位基因上)和ApcMin/+;P16cis /cis(两个等位基因的p16突变)。

为了鉴定参与肠道肿瘤发生的p16上皮化调控基因，研究人员进行了RNA测序分析(RNA-seq)，并比较了来自ApcMin/+的结肠黏膜转录组谱;p16cis/cis小鼠与15周龄ApcMin/+小鼠。

已知持续的IFN-γ信号可以上调免疫检查点蛋白PD-L1的表达，PD-L1通过与其配体程序性细胞死亡蛋白1 (PD-1)的结合抑制T细胞反应。因此，研究人员通过ApcMin/+和ApcMin/+测量了Ifng、Pdl1和Pd1在结肠肿瘤和邻近正常粘膜中的表达水平。

接下来，研究人员比较了ApcMin/+和ApcMin/+的免疫细胞谱;通过流式细胞术检测P16cis /cis结肠肿瘤。为了全面表征这些动物TME中的免疫功能，研究人员对ApcMin/+进行了scRNA测序。

之后，研究人员探索了肿瘤发生和发展过程中的 T 细胞状态。接下来，研究人员测试了在肿瘤进展早期给予单药抗pd - l1治疗是否能有效控制肠道肿瘤生长并提高ApcMin/+的生存率。

然后研究人员测试了联合表观遗传和免疫治疗是否比单独阻断PD-L1更有效。结果表明，在Apc突变和p16增殖的小鼠CRC模型中，联合治疗比DAC或抗pd - l1单独治疗更有效。

研究结果还表明，p16位点表观遗传修饰的逆转抑制了肠道肿瘤的生长，并促进了对免疫检查点封锁的持久反应。

工程化的p16表观突变概括了与年龄相关的表观遗传沉默的关键特征

研究意义

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综上，研究人员发现了一种新策略，可以降低肿瘤生长和提高荷瘤小鼠的生存率，为未来P16基因改变患者的靶向治疗开辟了新的可能性。（转化医学网360zhyx.com）

参考资料：

https://jeccr.biomedcentral.com/articles/10.1186/s13046-023-02689-y

https://medicalxpress.com/news/2023-05-gene-p16-colorectal-cancer-emerging.html

注：本文旨在介绍医学研究进展，不能作为治疗方案参考。如需获得健康指导，请至正规医院就诊。