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病毒殺手，也是促癌先鋒！科學家發現抗逆轉錄病毒酶給腫瘤加速的機制

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*僅供醫學專業人士閱讀參考
人體中有一類胞嘧啶脫氨酶家族名叫APOBEC3（載脂蛋白BmRNA編輯酶催化亞基3） 。 目前這個家族中有七個成員 。 它們在抗病毒的天然免疫中起重要作用 ， 如在人體感染HIV-1等逆轉錄病毒時可以使病毒單鏈DNA的堿基脫氨基產生突變 ， 從而抑制逆轉錄病毒復制[1] 。
然而 ， 這類酶也可以在宿主的基因組中發揮脫氨基作用 ， 使TCW（W=A或T）基序中的C轉換T或者G ， 即發生APOBEC3誘導的突變 。 隨著測序技術的發展 ， 科學家們發現APOBEC3引發的突變在人類癌癥中廣泛存在 ， 并且多與癌癥的惡性進展有關[2] 。
但迄今為止APOBEC3誘發的突變與癌癥相關性的研究證據多基于對測序結果的分析 ， 缺少直接的因果實驗來說明APOBEC3家族成員們在癌癥中的具體作用 。 因此 ， 更直接的實驗證據對了解單個APOBEC3蛋白在體內如何誘發突變并促進癌癥惡化十分重要 ， 并有可能成為癌癥治療的潛在靶點 。
近日 ， 來自美國威爾康奈爾醫學院的BishoyM.Faltas教授團隊在癌癥領域的著名期刊CancerResearch發表最新研究[3] ， 他們利用轉基因小鼠模型 ， 開創性地發現人APOBEC3G可顯著增加腫瘤細胞突變的數量 ， 促進了膀胱腫瘤的異質性并加速了小鼠死亡 。
文章題圖
與人類相比 ， 小鼠只有一個Apobec3（mA3）基因 。 因此 ， 敲除小鼠Apobec3后可為研究人的單個APOBEC3蛋白功能提供了一個很好的模型 。 在本研究中 ， Faltas團隊在敲除了Apobec3基因的小鼠體內轉入人APOBEC3G（hA3G）基因 ， 從而構建出能穩定表達人APOBEC3G的轉基因小鼠模型（hA3G+mA3-/-） 。
hA3G+mA3-/-小鼠的膀胱、肺和脾臟組織中均有APOBEC3G基因表達 ， SDS-PAGE蛋白質印跡實驗也證實了APOBEC3G蛋白在膀胱組織中的表達 。
病毒殺手，也是促癌先鋒！科學家發現抗逆轉錄病毒酶給腫瘤加速的機制
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hA3G+mA3-/-小鼠及其對照mA3-/-小鼠模型的構建
考慮到單獨的APOBEC3誘導突變并不足以引發腫瘤 ， Faltas團隊使用化學致癌物BBN誘發腫瘤 。 在同樣接受BBN處理后 ， 與同窩對照mA3-/-小鼠（膀胱癌發生率52.6%）相比 ， hA3G+mA3-/-小鼠表現出更高的膀胱癌發生率（76%）和顯著降低的存活率（P=0.007） 。
病毒殺手，也是促癌先鋒！科學家發現抗逆轉錄病毒酶給腫瘤加速的機制
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BBN處理hA3G+mA3-/-小鼠及其對照mA3-/-小鼠膀胱癌的發生率（左）和生存期（右）
Faltas團隊通過全基因組測序進一步研究了APOBEC3G對腫瘤細胞突變的影響 ， 他們發現與mA3-/-小鼠來源的腫瘤相比 ， hA3G+mA3-/-小鼠來源的腫瘤具有顯著增高的突變負荷（P=0.04） ， 基因組中包含了更多的APOBEC相關突變 ， 并存在更長的基因片段缺失 。
同時 ， westernblotting、熒光標記等多種方法也證實了APOBEC3G的核定位 。 由于核定位是誘導突變的先決條件 ， 因此APOEBC3G的核定位也從另一個側面為其誘導突變的作用提供了證據 。
為了驗證APOBEC3G誘導的突變和基因組拷貝數改變是導致腫瘤異質性的關鍵因素 ， Faltas團隊首先使用兩種不同的計算方法EXPANDS和Pyclone-vi分別量化了每個腫瘤中克隆的數量和大小 。 發現與mA3-/-小鼠來源的腫瘤相比 ， hA3G+mA3-/-小鼠來源腫瘤中的克隆數量顯著增加（P=0.001） 。
隨后 ， 他們通過計算香農熵表征系統發育多樣性 ， 熵值越高代表多樣性越高 。 與mA3-/-小鼠來源的腫瘤相比 ， hA3G+mA3-/-小鼠來源腫瘤的熵值顯著升高（P=0.001） ， 表明其具有更高的多樣性 。
Faltas團隊基于希爾數對不同來源腫瘤的多樣性分布進行比較 ， 并通過一系列分析和計算 ， 最終確認與mA3-/-小鼠來源的腫瘤相比 ， hA3G+mA3-/-小鼠來源的腫瘤具有顯著增加的克隆多樣性 。 也就是說 ， APOBEC3G確實是導致腫瘤克隆異質性的原因 。