新生儿 UV 辐射或 Lkb1 缺失引发的转录重编程：解开 BRAFV600E突变黑色素瘤发展之谜

研究针对 UVB 引发的与 BRAFV600E相关的新生儿黑色素瘤，发现转录重编程可促其发展并确定新靶点。

　　

黑色素瘤，这个在皮肤癌家族中恶名昭著的 “杀手”，一直是科研人员全力攻克的难题。约 80% 的黑色素细胞痣（良性前体病变）都携带 BRAF^V600E突变 ，通常情况下，这种突变会促使细胞短暂增殖，随后走向生长停滞。但令人费解的是，只有 25 - 33% 的黑色素瘤（Cutaneous malignant melanoma，CMM）由痣发展而来，却有 50% 的 CMM 携带 BRAF^V600E突变，这意味着在某些未知条件下，BRAF^V600E诱导的生长停滞或衰老被绕过了。同时，紫外线（UV）辐射是黑色素瘤的重要诱因，尤其是 UVB 辐射，可它究竟如何与 BRAF^V600E突变相互作用，导致黑色素瘤发生，依旧迷雾重重。为了揭开这些谜团，来自巴塞罗那 Vall d’Hebron 研究所以及西班牙国家基因组分析中心等机构的研究人员展开了深入研究。他们的研究成果发表在《Oncogene》杂志上，为黑色素瘤的防治带来了新曙光。

研究人员主要采用了以下关键技术方法：利用条件性 Cre 激活的 Braf 等位基因（Tyr::CreERT2;Braf^CA/+）小鼠模型和 Tyr::Cre^ERT2;Braf^CN+;Lkb1^F/F小鼠模型，模拟黑色素瘤的发生过程；通过基因表达谱分析、单细胞 RNA 测序（scRNA - seq）等技术，从基因层面解析黑色素瘤的发生机制；借助免疫组化（IHC）、蛋白质免疫印迹（western blotting）等实验手段，对相关蛋白进行检测和分析。研究样本包括小鼠模型、人类黑色素瘤样本以及多种细胞系。

下面来看看具体的研究结果：

1. 单剂量 UVR 可阻止新生小鼠 BRAF^V600E诱导的细胞停滞和衰老：研究人员利用 Tyr::CreERT2;Braf^CA/+小鼠模型发现，在 BRAF^V600E激活后一天给予单剂量的新生儿红斑剂量 UVB 辐射，可促使 85.7% 的 Braf^CA/+和 87.5% 的 Braf^CA/CA小鼠患上黑色素瘤。而正常情况下，Braf^CA/+小鼠因 BRAF 诱导的生长停滞和衰老，很少发展为黑色素瘤。通过对小鼠皮肤和分离的黑色素细胞分析发现，UVB 辐射能显著阻止 BRAF 诱导的生长停滞和衰老，这表明新生儿 UVB 辐射可防止 BRAF 诱导的生长停滞和衰老，从而促进黑色素瘤的完全发展。

2. 基因表达谱分析证实 UVB 辐射可防止致癌 BRAF^V600E诱导的生长停滞：研究人员分离了新生儿 B 模型小鼠的黑色素细胞，分析其基因表达谱。结果显示，与仅表达 Braf^V600E的细胞相比，UVB 辐射后的细胞在 DNA 合成、细胞分裂和增殖等过程中表现出明显的调控差异。通过对衰老相关基因的分析发现，UVB 辐射和 Braf^V600E激活共同作用，导致了关键衰老基因的反向调控，进一步证实了二者在防止 BRAF^V600E诱导的生长停滞和衰老方面的协同效应。

3. Lkb1 缺失可防止 BRAF^V600E诱导的生长停滞：许多 BRAF^V600E突变的人类样本中 LKB1 表达缺失或低表达。研究人员利用 Tyr:Cre^ERT2;Braf^CN+;Lkb1^F/F小鼠模型发现，新生儿 Lkb1 缺失和 BRAF^V600E激活可促进毛囊外黑色素细胞肿瘤的发展，这些肿瘤细胞 Ki67 染色阳性，p16^lnk4a染色阴性，表明 Lkb1 缺失可防止 BRAF^V600E诱导的生长停滞和衰老。通过对相关基因的分析，还发现了一些与代谢过程和细胞增殖相关的基因，如 Prkg2、Bnc1 和 Upp1 等，它们在黑色素细胞转化和肿瘤发展中可能发挥重要作用。

4. 多种基因在黑色素瘤进展中上调且与不良生存相关：研究人员通过分析黑色素瘤患者的生存率发现，AURKB、BNC1、CHTF18、PHGDH、PRGK2 和 UPP1 等 23 种基因与患者不良生存相关。在多种肿瘤类型中，这些基因也存在突变或表达上调的情况。在黑色素瘤细胞系和肿瘤样本中，这些基因的蛋白表达水平也明显升高，且在黑色素瘤进展过程中，其表达逐渐增加，表明它们参与了黑色素细胞在 BRAF^V600E诱导的生长停滞下的转化过程。

5. UPP1、CHTF18 和 BNC1 促进 BRAF^V600E突变黑色素瘤细胞向神经嵴样表型转化：研究人员利用单细胞 RNA 测序技术，对转导了 BRAF^V600E和 UPP1、CHTF18 或 BNC1 的人类新生儿黑色素细胞进行分析。结果发现，这些基因的转导可导致细胞向神经嵴样和未分化细胞亚型富集，同时减少衰老相关基因的表达。这表明 UPP1、CHTF18 和 BNC1 参与了防止 BRAF^V600E诱导的生长停滞、黑色素细胞转化和去分化过程。

6. 靶向 UPP1 可有效抑制 BRAF^V600E突变肿瘤的体内生长：UPP1 在肿瘤代谢中具有重要作用，是潜在的治疗靶点。研究人员通过体内外实验验证了这一观点。在体外，用 5 - 苄基环尿苷抑制 UPP1，黑色素瘤细胞比黑色素细胞或成纤维细胞更敏感。在体内，转导可诱导 shUPP1 的黑色素瘤细胞在 UPP1 缺失后，肿瘤生长明显受到抑制。对肿瘤样本的分子分析表明，UPP1 缺失导致细胞周期蛋白 E、细胞周期蛋白 B1 和 pRb 磷酸化水平降低，细胞周期抑制剂 p27^KIP1水平升高，表明细胞周期在 S 期进入时被阻滞。

研究结论和讨论部分指出，UV 辐射和 RAS 通路的激活是黑色素瘤发生的主要驱动因素。该研究首次探讨了新生儿 BRAF 癌基因激活和 UVB 辐射同时作用下的转录重编程对黑色素瘤发展的影响，发现二者的组合可促进黑色素瘤的发展，且 UVB 辐射可防止癌基因诱导的生长停滞和衰老。此外，研究还发现 Lkb1 缺失与 BRAF^V600E协同促进黑色素瘤发展，多个基因参与了这一过程，并且这些基因在其他 RAS 通路激活的肿瘤中也有重要作用。UPP1 作为潜在的治疗靶点，在肿瘤代谢中起着关键作用，靶向 UPP1 可能为黑色素瘤的治疗提供新的策略。总的来说，这项研究揭示了 BRAF^V600E突变黑色素瘤发展的新机制，确定了新的治疗靶点，为黑色素瘤的防治提供了重要的理论依据和潜在的治疗方向。