癌症研究世界级大师Cell解析抑癌基因

近期哈佛大学医学院的著名癌症遗传学家Pier Paolo Pandolfi发表了题为“Systemic Elevation of PTEN Induces a Tumor-Suppressive Metabolic State”的文章，报道了近年来热门的抑癌基因：PTEN基因最新研究成果，解析了PTEN基因水平变化对肿瘤发生发展的影响，以及PTEN基因能调控关键的代谢功能，尤其是两个重要的肿瘤细胞代谢功能。这一研究成果公布在Cell杂志上。

　　

生物通报道：来自哈佛大学医学院的著名癌症遗传学家Pier Paolo Pandolfi早在1994年开始了肿瘤生物学和遗传学方向的研究生涯，他的研究组曾成功利用小鼠为模型研究并揭示了多种肿瘤发病的分子机理和遗传学机制，包括白血病、淋巴瘤以及前列腺癌等实体肿瘤。

近期其研究组发表了题为“Systemic Elevation of PTEN Induces a Tumor-Suppressive Metabolic State”的文章，报道了近年来热门的抑癌基因：PTEN基因最新研究成果，解析了PTEN基因水平变化对肿瘤发生发展的影响，以及PTEN基因能调控关键的代谢功能，尤其是两个重要的肿瘤细胞代谢功能。这一研究成果公布在Cell杂志上。

PTEN基因是近年发现的新抑癌基因，目前已经证实其与多种肿瘤的发生发展有密切的关系。在许多肿瘤中都有PTEN基因表达异常，其表达异常与肿瘤发生发展的的生物学行为有一定相关性。而且更引人瞩目的是，癌症易感性，和肿瘤发展过程中出现了PTEN的递减，这表明PTEN的水平也是癌症预防和治疗的关键所在

在这篇文章中，研究人员利用细菌人工染色体（BAC）介导的转基因系统，建立了PTEN表达水平不同的转基因小鼠系。结果发现了一种PTEN基因超表达的小鼠（“Super-PTEN mice”），研究人员发现PTEN基因超表达的小鼠是可以存活的，但是由于细胞数量少导致身体尺寸小，不过细胞大小正常。

研究人员还发现PTEN基因的体内过表达仍然可以维持健康的新陈代谢水平，表现出的是能量消耗增加和脂肪堆积减少。这些小鼠细胞葡萄糖和谷氨酰胺会减少，线粒体氧化磷酸化增加，并能抵抗致癌性转化。这说明PTEN基因通过PI3K通路控制关键的代谢功能，并负调节两大肿瘤细胞代谢功能：糖酵解和沃伯格效应（the Warburg effect，谷氨酰胺酵解）。

Pandolfi研究组主要从事肿瘤基因的研究，去年曾同样在Cell杂志上发表文章，提出了一种关于信使RNAs如何转录假基因，以及长链非编码RNAs如何相互“交流”的新假说，这些进一步的研究将有助于癌症等疾病的分子机理的解析。

他们提出了ceRNA（competing endogenous RNA，竞争性内源RNA）的假说，认为这种ceRNA活性能形成一种大规模转录调控网络，可以扩大人类基因组中的功能性遗传信息。他们认为这种活性通过miRNAs应答元件，可以作为mRNAs转录假基因，以及长链非编码RNAs相互“交流”的新语言。Pandolfi等人也认为ceRNA活性也在病理条件，比如癌症中扮演了重要角色，因此对于解开一些癌症研究之谜具有重要意义。

（生物通：万纹）

原文摘要：

Systemic Elevation of PTEN Induces a Tumor-Suppressive Metabolic State

Decremental loss of PTEN results in cancer susceptibility and tumor progression. PTEN elevation might therefore be an attractive option for cancer prevention and therapy. We have generated several transgenic mouse lines with PTEN expression elevated to varying levels by taking advantage of bacterial artificial chromosome (BAC)-mediated transgenesis. The Super-PTEN mutants are viable and show reduced body size due to decreased cell number, with no effect on cell size. Unexpectedly, PTEN elevation at the organism level results in healthy metabolism characterized by increased energy expenditure and reduced body fat accumulation. Cells derived from these mice show reduced glucose and glutamine uptake and increased mitochondrial oxidative phosphorylation and are resistant to oncogenic transformation. Mechanistically we find that PTEN elevation orchestrates this metabolic switch by regulating PI3K-dependent and -independent pathways and negatively impacting two of the most pronounced metabolic features of tumor cells: glutaminolysis and the Warburg effect.