Nature Cancer | 四川大学汪源团队利用蛋白水平突变p53报告系统示踪和靶向病理正常组织中的微量癌前细胞

检测和靶向非癌组织中的癌前细胞是癌症预防的主要挑战。突变型p53 (mutp53)蛋白的大量稳定是一种癌症特异性事件，可能潜在地标记癌前细胞，但体内蛋白水平的mutp53报告蛋白缺乏。

2023年8月3日，四川大学汪源团队在Nature Cancer 在线发表题为“Protein-level mutant p53 reporters identify druggable rare precancerous clones in  noncancerous tissues”的研究论文，该研究开发了两个转基因蛋白水平的mutp53报告基因，p53R172H-Akaluc和p53-mCherry，它们模拟了mutp53蛋白在体内的动态和功能。

利用这些报告，作者在各种癌症模型的深部非癌组织中发现并追踪了罕见的癌前克隆。在经典的mutp53驱动胸腺淋巴瘤模型中，作者发现癌前克隆表现出广泛的染色体数目变异，上调癌前阶段特异性基因如Ybx3，并增强氨基酸运输和代谢。早期而非晚期抑制Ybx3下游氨基酸转运体可有效抑制肿瘤发生，延长生存期。总之，这些蛋白水平的mutp53报告者揭示了早期肿瘤发生过程中癌前细胞未被描述的特征和脆弱性，为精确预防癌症铺平了道路。

来自多个器官的正常组织的基因组图谱揭示了肿瘤发生的潜在最早步骤，揭示了在衰老的非癌组织中携带常见癌症驱动突变(如TP53突变)的细胞的意外流行。然而，在正常组织中获得驱动突变和随后的克隆扩增并不一定导致癌症。

在正常组织中识别和监测癌前细胞在技术上仍然具有挑战性。尽管许多转基因报告系统可以追踪携带癌症驱动突变的细胞的整个谱系，但它们并不能明确区分潜在的癌细胞和大多数不进化成癌症的标记细胞。Burd等人建立了p16-Luc报告小鼠模型，以发出小肿瘤发展的信号，但该模型不允许分离和分析病变。此外，这些方法是否能够超越小肿瘤阶段，在表面上正常的非癌组织中检测罕见的癌前细胞，仍有待探索。

预防性抑制YBX3-LAT1 /CD98可抑制癌前病变的肿瘤发生（图源自Nature Cancer ）

为了应对这一挑战，作者试图利用突变型p53 (mutp53)蛋白的独特特性。癌症中TP53的改变主要是错义突变或框内插入/缺失，产生的mutp53蛋白不仅失去肿瘤抑制功能(LOF)，而且获得肿瘤促进功能(GOF)。mutp53蛋白的大量稳定是p53突变癌症的一个关键特征，也是GOF的先决条件。相比之下，在p53野生型细胞或携带p53改变的转化前“正常”细胞中没有观察到高水平的p53稳定，这表明它是癌症特异性事件。Mutp53稳定也发生在人类样本和小鼠模型的癌前细胞中，预防性的Mutp53不稳定可以延长p53突变小鼠的存活时间，这表明Mutp53稳定是恶性转化中相对早期的事件。

然而，在肿瘤发生过程中，p53突变细胞何时以及哪些突变细胞稳定mutp53，以及这些细胞是否直接导致终末期肿瘤，目前尚不清楚。这种知识上的差距很大程度上是由于缺乏蛋白质水平的mutp53报告基因。与野生型p53一样，mutp53受翻译后调控而非转录调控控制，因此无法使用转录水平的p53报告基因。一些研究使用与T2A序列分离的突变型p53相关的荧光或生物发光报告蛋白，T2A序列编码一种自裂肽，导致mutp53和报告蛋白的翻译后调控解耦。这些报告者实际上只标记p53突变细胞，不能精确监测肿瘤发生过程中mutp53的动态。

该研究建立了两个“忠实的”蛋白水平mutp53生物发光/荧光报告，以追踪、分析和靶向非癌组织中罕见的稳定mutp53的癌前克隆，在单细胞分辨率下揭示了以前未被描述的早期肿瘤发生的分子事件。总之，该文描述的蛋白水平mutp53报告代表了在肿瘤发生过程中监测mutp53蛋白和稳定mutp53的癌前细胞的体内动态的重大技术进步。这些等位基因是有价值的工具，有助于深入了解各种遗传背景下的早期肿瘤发生，为早期癌症诊断和精准癌症预防铺平道路。

原文链接：

https://www.nature.com/articles/s43018-023-00608-w

转自：“iNature”微信公众号

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