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在晚期前列腺癌中，雄激素受体（AR）增强子激活机制不明，影响治疗效果。研究人员开展 “CRISPR 筛选鉴定增强子介导的 AR 转录调节因子” 研究，发现 HOXB13、GATA2 和 TFAP2C 可调节 AR 转录，为靶向治疗提供新方向。
前列腺癌是男性常见的恶性肿瘤之一，在晚期前列腺癌的治疗中，雄激素受体（AR）是关键靶点。目前，针对 AR 的治疗手段主要是抑制雄激素合成或阻断其配体结合，但许多患者会发展为去势抵抗性前列腺癌（CRPC）。在 CRPC 中，AR 基因位点的扩增是常见现象，尤其是 AR 增强子的变化，其可与 AR 基因共扩增，促进 AR 转录，导致对雄激素剥夺疗法产生抗性。然而，AR 增强子在晚期疾病中的激活机制一直是个谜。这一谜团阻碍了针对 AR 转录的精准治疗发展，因此，揭示 AR 增强子激活的关键因素迫在眉睫。
美国国立癌症研究所（National Cancer Institute, NIH）的研究人员为了解开这一谜团，开展了一项极具创新性的研究。他们利用 CRISPR-Cas9 筛选技术，结合多种前沿的分子生物学方法，对 AR 增强子相关的转录因子进行了全面深入的探索。最终，该研究发现了 HOXB13、GATA2 和 TFAP2C 这三个关键转录因子，它们在调节 AR 增强子介导的 AR 转录过程中发挥着重要作用，为晚期前列腺癌的治疗开辟了新的潜在靶点和方向。这项研究成果发表在《Cell Reports》上，为前列腺癌的研究和治疗领域带来了新的曙光。
研究人员在开展此项研究时，运用了多种关键技术方法。在细胞模型构建方面，使用了患者来源的异种移植模型（PDXs）和多种前列腺癌细胞系。在分子生物学检测技术上，采用染色质免疫沉淀测序（ChIP-seq），用于分析转录因子与基因组的结合位点；转座酶可及染色质测序（ATAC-seq），检测染色质的可及性；染色体构象捕获技术（4C-seq），研究增强子与启动子之间的相互作用。同时，还利用了 RNA 测序（RNA-seq）分析基因表达变化。
研究结果如下：
- 功能性 CRISPR-Cas9 筛选确定调节 AR 表达的转录因子：研究人员构建了表达 GFP 的报告细胞系，通过 CRISPR-Cas9 筛选针对人类所有转录因子的文库，结合荧光激活细胞分选（FACS）和下一代测序技术，筛选出影响 AR 表达的转录因子。经小干扰 RNA（siRNA）验证，GATA2、HOXB13 和 TFAP2C 显著抑制 AR mRNA 和蛋白表达，在多个前列腺癌细胞系模型中均得到验证，而 FOXA1 虽能结合 AR 增强子，但抑制其表达并未影响 AR mRNA 水平。
- HOXB13、GATA2 和 TFAP2C 与晚期前列腺癌患者来源模型中 AR 增强子结合：通过 ChIP-seq 实验，在患者来源的异种移植模型（PDXs）和 LNCaP 细胞中，发现 GATA2、HOXB13 和 TFAP2C 均能特异性结合 AR 增强子，而非 AR 的启动子区域，且结合模式与染色质可及性相关，验证了筛选结果中这些转录因子与 AR 增强子的直接作用。
- HOXB13、GATA2 和 TFAP2C 影响活性调控元件相关特征：利用 ChIP-seq、ATAC-seq 和 4C-seq 技术，研究发现抑制 GATA2 和 HOXB13 可降低 AR 增强子的 H3K27ac 信号和染色质可及性，TFAP2C 抑制虽对 H3K27ac 信号影响较小，但也降低了其结合位点的染色质可及性。三者的抑制均减少了增强子 - 启动子之间的相互作用，表明它们在调节 AR 转录的表观遗传过程中发挥关键作用。
- HOXB13、GATA2 和 TFAP2C 在接受 ARSis 治疗的 CRPC 模型中调节 AR：在恩杂鲁胺耐药的 VCaP16 细胞系中，抑制 HOXB13、GATA2 或 TFAP2C 可降低全长 AR 和 AR-V7 剪接变体的表达，且它们在该细胞系中与 AR 增强子的结合模式与其他模型相似，进一步证实了靶向 AR 增强子可作为降低耐药相关剪接变体转录的潜在策略。
- AR 增强子属于一类由 HOXB13 编程 FOXA1 特征的增强子：研究发现，HOXB13 抑制对 H3K27ac 景观影响显著，导致 FOXA1 结合位点的重新分布，AR 增强子依赖 HOXB13 维持 H3K27ac、染色质可及性和 FOXA1 结合，表明 AR 增强子是 CRPC 中重新激活的发育增强子，受 HOXB13 调控。
研究结论和讨论部分指出，该研究确定了 HOXB13、GATA2 和 TFAP2C 作为 AR 增强子介导转录的关键调节因子，为晚期前列腺癌的治疗提供了潜在的新靶点。HOXB13 在调节 AR 转录和 CRPC 的表观遗传景观中起着核心作用，其可通过调节 AR 增强子 - 启动子相互作用，维持染色质结构处于激活状态，为未来开发针对 HOXB13 的治疗策略提供了理论依据。尽管目前转录因子难以用小分子靶向，但新兴技术如分子胶和 PROTAC 技术为实现这一目标带来了希望。此外，研究 AR 增强子激活机制有助于理解 CRPC 中全基因组表观遗传重编程的过程，为前列腺癌的精准治疗提供更深入的理论基础，推动前列腺癌治疗领域的发展。
