众所周知，肿瘤的发生，具有遗传因素。那么，肿瘤的转移呢？与遗传相关与否？所幸的是，今天我们有了更多的研究工具，还知道除了基因序列能遗传，基因其他方面的变化，也会遗传和影响下一代的基因，那就是表观遗传。刊登在Cell的这项研究，就从表观遗传的角度解答了咱们文章开头提出的问题。

 

    文章的研究对象是胰腺导管腺癌PDA，作者培养了胰腺癌类器官(organoid)，包括了KPC小鼠来源的PDA原发肿瘤(T)和相对应的转移肿瘤(M)，分别来自肝、腹膜和隔膜。类器官培养绝对是这项研究成功的一个要点。

 

 

1.  增强子鉴定

作者鉴定了三个增强子的染色质特征：H3K27ac、H3K4me1和染色质可接近性；利用ChIP-seq检测前两者，用ATAC-seq检测后者，结果如下： 

A图，H3K27ac在857个区域中增加 (GAIN)，1709个区域中减少 (LOSS)。B图&C图，M类器官6个样本中都发生此乙酰化。D图，无监督层次聚类分析显示M类器官从早期就有这种表观遗传差异，以上结果表明转移了的肿瘤中有着动态的、反复出现的H3K27乙酰化。E图，GAIN区域绝大部分都不在启动子区域，且邻近的基因表达都发生了变化，说明它们可能是增强子元件。F图，M类器官的GAIN区域富集H3K27ac、H3K4me1和染色质可接近性，且后者在N、P、T、M类器官中都存在，表明在正常导管细胞中GAIN区域以静止状态存在。N，正常；P，PanIN，胰腺上皮内瘤变。

 

 

2.  从增强子到基因

 

现在，作者经过鉴定发现了增强子GAIN，即获得型增强子。增强子是由一群转录因子 (TF) 结合位点组成的DNA调控元件，能够刺激基因转录，甚至是较远的基因。探究增强子的功能，可以从寻找这些TF着手。

a.     用TRAP算法寻找获得型增强子上富集的TF基序，结合对类器官的RNA-seq，ChIP-seq、RNA-FISH，作者锁定了FOXA1基因，它能激活获得型增强子。

b.     qRT-PCR和免疫组化，发现PDA发展时FOXA1上调。

 

 

3.  FOXA1的作用

 

作者用回2D细胞进行体外实验，还用shRNA和CRISPR构建了FOXA1缺失类器官进行体内实验，开展了多项检测，证明FOXA1依赖性的增强子重编程促进体内PDA发展和转移。

FOXA1过表达，获得型增强子的H3K27ac增加 (B图)，GAIN基因和一个前肠内胚层基因表达增加 (C图)，细胞非锚定依赖性的生长增强 (D图)；在基质胶包被的Boyden小室实验中，还表现出更高的侵染力 (E图)。

移植FOXA1缺失类器官之后，PDA原发肿瘤小了 (E图)，且发生转移的小鼠比例减少 (F图)。

 

Discussion

以上就是这篇文章的主要结果。这项研究最有意思的是，作者发现癌细胞为了发生转移，竟然利用了获得型增强子，将它从细胞成熟时的静止状态重编程为活化状态；而FOXA1也协助参与了这项重编程。让细胞“重返”发育原始状态，胰腺的增殖和迁移就会更活跃，有利于胰腺癌细胞转移，这正是一种奇妙的表观遗传机制。

 

原文：Roeet al., Enhancer Reprogramming Promotes Pancreatic Cancer Metastasis, Cell(2017), http:// dx.doi.org/10.1016/j.cell.2017.07.007