Cancer Cell: 超级增强子驱动致命性儿童脑瘤发展！

2019-08-15

多层菊形团胚胎性肿瘤（ETMRs），是一种高致死率的婴儿大脑肿瘤，这种肿瘤具有miRNA簇C19MC高水平表达的特点，富集多能因子LIN28A。2019年7月，多伦多病童医院研究团队在Cancer Cell上发表了对ETMR的最新研究成果，发现了ETMR的弱点！

致癌miRNA簇C19MC共同作用于靶基因

为了研究ETMR发病机制，研究者对80个原代ETMR样本进行了甲基化、SNP、转录组、miRNA图谱绘制。甲基化/SNP和RNA-seq结果显示C19MC频繁出现扩增，与TTYH1融合。miRNA分析显示C19MC致癌miRNA在ETMR中显著上调。

高分辨率SNP拷贝数图谱

在原代ETMR中表达最高的5条C19MC miRNA（5miR），能促进A664细胞（原代ETMR来源）和hNSC6 细胞（人神经干细胞）的存活率，加快hNSC6 细胞的G1/S期转化。这提示几种C19MC致癌miRNA可能共同作用于靶标基因，促进ETMR转变。

C19MC-LIN28A-MYCN前馈致癌调控网络

研究者通过对比hNSC6-5miR组与对照组、ETMR与其他儿童脑瘤样本的RNA-seq结果，筛选出交集的4,192个显著变化基因，其中2,044个为上调基因。

对比hNSC6-5miR组和空载对照组、原代ETMR样本和其他儿童脑瘤样本的RNA-seq数据，取得交集的4,192个显著变化基因。

研究者猜测C19MC可能通过上调致癌基因，促进ETMR的生长。在这2,044个基因中，上调最显著的1%基因主要与干细胞维持、血管发生有关。研究者对5个ETMR样本进行了H3K27ac ChIP-seq和ATAC-seq分析，发现上述上调最多的20个基因中，有17个基因具有活性enhancer标志以及开放染色质特征，包括MYCN和LIN28A。

Western blot和qRT-PCR分析显示，5miR表达组中，LIN28A和MYCN上调倍数最高，于是研究者选择了这两种基因继续下游研究。

C19MC-LIN28A-MYCN挟持超级增强子

越来越多的研究发现，改变基因组，从而挟持增强子，是肿瘤的重要机制。ETMR是否存在类似的机制？研究者对9个ETMR样本进行了H3K27ac ChIP-seq，对7个ETMR样本进行了ATAC-seq，并进行RNA-seq，分析C19MC、MYCN、LIN28A这3个位点是否存在协作改变基因组的增强子。

H3K27ac ChIP-seq和ATAC-seq结果显示，TTYH1-C19MC融合，形成一个大的染色质开放区域，里面包含了一个C19MC增强子以及一个TTYH1超级增强子。

分析结果表明，TTYH1-C19MC基因融合产生了一个特殊的杂合超级增强子，使致癌miRNA C19MC在ETMR中高表达。这个超级增强子区域内还有多个MYC及MYC结合伴侣的TF结合位点，再次表明MYCN和C19MC-MYCN前馈调控网络在ETMR中的重要性。

联合C3D (cross cell-type correlation) 分析和ATAC-seq，发现C19MC与TTYH1超级增强子存在直接且特异的远距离相互作用。

C19MC-LIN28A-MYCN提示ETMR的弱点

研究者之前的实验发现MYCN失调是ETMR中C19MC致癌调控网络的重要元件。接下来，研究者对5个原代ETMR肿瘤样本的H3K27ac ChIP-seq数据运用ROSE算法分析鉴定出超级增强子，再通过核心调控网络（CRC）分析，结合染色质开放区域及表达量等特征，找到核心TF，包括MYCN和已知的MYC结合伴侣MAZ。这些数据表明C19MC-LIN28A致癌基因调控轴促进ETMR细胞生长，主要是通过MYCN/MAZ介导的核心转录调控网络。

为了进一步检验这个可能，研究者进行了细胞实验，用JQ1S抑制剂（JQ1的异构体，Brd4抑制剂）处理A664细胞，它能够特异抑制MYC/MYCN这样的超级增强子相关致癌基因。

E, 与对照组相比，JQ1S令A664-5miR细胞的存活率下降了将近50%。F, qRT-PCR和WB结果显示，JQ1S令C19MC应答核心调控网络效应器MYCN、MAZ、LIN28A等都显著大幅度下调。

上述研究表明，C19MC-LIN28A-MYCN致癌调控网络关键性地驱动ETMR细胞生长，这是一个新发现的ETMR弱点，靶向BET/bromodomains的药物有望用于治疗这种棘手的儿童肿瘤。

挟持超级增强子，扩增C19MC-LIN28A-MYCN致癌基因，驱动ETMR转化。多种前馈回路作为C19MC-LIN28A-MYCN的“补给”，TTYH1-C19MC和MYCN关联的超级增强子、MYCN驱动的核心转录网络（CRC）以及LIN28A介导的DICER1调控，分别扩增这3种基因。

Epi老师：这项研究多次运用H3K27ac ChIP-seq、ATAC-seq等高通量测序技术，结合C3D等生信分析算法，筛选出可能参与病理发生发展的基因、蛋白，再进行分子功能实验验证，获得了事半功倍的效果。各位研究者可以参考一下。

原文：Sin-Chan P, Mumal I, Suwal T, et al. A C19MC-LIN28A-MYCN Oncogenic Circuit Driven by Hijacked Super-enhancers Is a Distinct Therapeutic Vulnerability in ETMRs: A Lethal Brain Tumor. Cancer Cell. 2019 Jul8;36(1):51-67.e7.

Cancer Cell: 超级增强子驱动致命性儿童脑瘤发展！

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