撰文丨胡小話

責編 | 兮

腫瘤轉移是癌症治療的難點所在。對於高級別漿液性卵巢癌(High-grade serous carcinoma,HGSC)而言，早期的腹腔轉移更是導致不良預後的首要原因。究竟是什麼原因導致癌症的生長和轉移？這中間的過程科學家們一直沒有搞清楚，但是與腫瘤轉移密切相關的成纖維細胞(cancer-associated fibroblast，CAF)，一直是這個領域的研究熱點之一。CAF被認為是體內產生的成纖維細胞，癌細胞可以劫持並利用它們來維持自己的生長和轉移。

2019年5月2日，來自芝加哥大學的Ernst Lengyel研究團隊在Nature在線發表了題為Proteomics reveals NNMT as a master metabolic regulator of cancer-associated fibroblasts的研究。他們開發了一種激光捕獲顯微切割(laser-capture microdissection)與高靈敏度蛋白質組學聯用的分析方法，可以從石蠟包埋的組織樣品中最少分析5000個左右的細胞。基於這一技術手段，他們發現N-methyltransferase(NNMT)是維持CAF細胞表型的一個重要的調控分子，並且在卵巢癌的發生髮展以及轉移過程中扮演重要角色。

儘管之前有多篇研究對於卵巢癌的蛋白組進行分析【1,2】，但同時對腫瘤組織(tumor)與其鄰近的基質(stromal)分別進行系統性考察無疑能夠更好的揭示卵巢癌的轉移過程。所以，為了探究腫瘤以及腫瘤周邊的基質之間蛋白表達差異，研究者搜集了11位HGSC病人組織樣本，然後用顯微切割技術將腫瘤組織和基質分別提取出來進行後續的蛋白質組學分析（見下圖）。

從107個樣品中，作者一共鑒定到6944個蛋白。在腫瘤組織中，他們富集到幾個已知的HGSC的標誌物，包括PAX8,MSLN,MUC16,以及EPCAM，而在基質部分，鑒定到一些成纖維細胞激活的標誌物，包括collagens, vimentin, versican, tenascins 以及 myosin。更進一步，通過原發腫瘤和轉移腫瘤之間的比較，作者鑒定到唯一變化的蛋白——FABP4，一個之前已經報道在網膜轉移(omental metastases)的腫瘤中是高表達的。而在對基質組分的分析中，作者一共鑒定到62個蛋白的表達量在網膜轉移(omental metastases)和原發腫瘤的基質(primary stromal)中存在顯著差異，其中21個蛋白表達是上調，而另外41個則是下調的。21個表達量上調的蛋白中有很多已經被報道可以促進腫瘤生長和轉移，但其中一個引起了作者的興趣，那就是可以參與表觀遺傳調控的NNMT。

NNMT在體內催化S-腺苷甲硫氨酸 (S-adenosyl methionine，SAM)生成S-腺苷同型半胱氨酸(S-adenosyl homocysteine，SAH)同時將煙醯胺（nicotinamide）轉化成1-甲基煙醯胺 (1-methylnicotinamide，1-MNA)。而SAM是細胞內組蛋白、DNA、RNA、脂質以及其他代謝物主要的甲基化供體,並且已有研究表明NNMT介導的SAM的移除可以通過影響組蛋白的甲基化來調控基因表達。那麼NNMT是否是卵巢癌轉移的「幫凶」呢？

作者首先通過免疫組化實驗驗證了NNMT確實是在網膜轉移的腫瘤基質中是高表達的，並且在CAF細胞中敲低NNMT會使細胞形態更加趨向於正常細胞。Western結果也表明在NNMT敲低的細胞中，CAF的標誌物 SMA(smooth muscle actin )，fibronectin的表達量也是顯著下調的。作者進一步發現，NNMT不僅僅是膠原蛋白收縮性的必要且充分的調控分子，而且還能調控上千種基因的表達，其中包括促癌的細胞因子。基於這些發現，作者猜想NNMT可能在調控CAF細胞的表型中佔據中心位置。

那麼NNMT通過什麼樣的機制來發揮其調控作用呢？作者推測在基質中高表達的NNMT可能是通過降低SAM:SAH的比例，從而降低DNA、RNA或者組蛋白的甲基化水平，最終通過改變基因表達水平來調控CAF的表型。他們首先檢測到NNMT敲低的CAF細胞中SAM:SAH的比例的確是上調的，並且DNA的甲基化水平也更高。與此同時，他們發現與轉錄調控相關的組蛋白甲基化位點，包括H3K4me3以及H3K27me3，其甲基化修飾水平也是顯著升高的。這些結果表明NNMT的確可以通過影響甲基化水平來介導全基因組的表觀和轉錄調控。

最後，作者在生理條件下驗證了這一猜想是否正確。他們構建了一個HGSC轉移的小鼠模型，然後將過表達NNMT的成纖維細胞的培養基預處理的ID8細胞(一種卵巢癌細胞)接種到小鼠體內，發現其網膜轉移相比於對照組顯著升高。相反，如果將NNMT敲低的CAF與HGSC細胞共同注射到小鼠體內，腫瘤細胞的增殖和腫瘤大小則顯著降低，並且用NNMT的抑製劑處理也能取得類似的效果。此外，通過臨床數據分析發現，基質中NNMT高表達的病人生存期更短且預後更差，而在腫瘤組織中NNMT高表達的病人卻並沒有顯著差異。

綜上，該研究團隊運用了激光捕獲顯微切割與高靈敏度蛋白質組學聯用這一新的分析方法找到了調控CAF細胞表型的關鍵調控蛋白——NNMT。更為重要的是，他們發現抑制NNMT的活性可以很好逆轉CAF細胞的表型從而抑制卵巢癌的轉移，這無疑為針對腫瘤細胞的轉移過程提供了一個非常好的干預靶點，同時我們也期待新技術的革新能夠為腫瘤治療帶來更多的可能性。

原文鏈接：

doi.org/10.1038/s41586-

製版人：子陽

參考文獻

1. Cancer Genome Atlas Research Network. Integrated genomic analyses of ovarian carcinoma.Nature.474, 609–615(2011).

2. Zhang,H.et al.Integrated proteogenomic characterization of human high-grade serous ovarian cancer.Cell.166,755–765(2016).

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