靶向人 - HPV 杂交 ecDNA 增强子：口咽癌治疗新曙光

《Nature Communications》：Inhibition of human-HPV hybrid ecDNA enhancers reduces oncogene expression and tumor growth in oropharyngeal cancer

为探究人 - 病毒杂交 ecDNA（hybrid ecDNA）在致癌中的分子机制及潜在治疗靶点，研究人员以 HPV 介导的口咽癌（OPC）细胞系和患者来源的肿瘤异种移植物为研究对象，发现靶向 hybrid ecDNA 增强子可抑制癌基因表达和肿瘤生长，为 OPC 治疗提供新方向。

　　在癌症的研究领域中，染色体外环状 DNA（ecDNA）就像是一群 “游离的基因小团伙”，它们在肿瘤的发生发展过程中起着独特且关键的作用。在大多数人类癌症里，都能发现 ecDNA 的身影，它常常驱动着癌基因的扩增，让癌细胞疯狂生长。而在人乳头瘤病毒（HPV）介导的口咽癌（OPC）中，还出现了一种特殊的存在 —— 人 - 病毒杂交 ecDNA（hybrid ecDNA）。过去的研究虽然知道 HPV 整合到人类基因组能致癌，但 hybrid ecDNA 究竟是如何驱动口咽癌发生的，其中的分子机制一直是个未解之谜。这个谜题就像一层迷雾，笼罩在口咽癌的研究道路上，阻碍着人们找到更有效的治疗方法。因此，深入探究 hybrid ecDNA 的致癌机制，以及挖掘针对它的治疗靶点，成为了攻克口咽癌的关键所在。

为了揭开这层迷雾，来自美国加利福尼亚大学圣地亚哥分校（University of California, San Diego）等多个研究机构的研究人员展开了一系列研究。他们的研究成果发表在了《Nature Communications》上，为口咽癌的治疗带来了新的希望。

研究人员采用了多种关键技术方法。在样本方面，收集了 HPVOPC 患者手术切除的临床标本，以及构建了患者来源的异种移植（PDX）模型。在检测技术上，运用了全基因组测序（WGS）、RNA 测序（RNA - seq）、染色质免疫沉淀测序（ChIP - seq）、转座酶可及染色质测序（ATAC - seq）、高通量染色体构象捕获测序（HiC - seq）等多种测序技术，从不同角度对样本进行分析，以全面了解 hybrid ecDNA 的特征和功能。

研究结果如下：

• hybrid ecDNA 的鉴定：通过对 2 种 HPVOPC 细胞系（HMS001 和 SCC154）和 2 个 PDX 肿瘤（PDX_A 和 PDX_C）进行 WGS 和 RNA - seq 分析，结合扩增子结构分析（AmpliconArchitect，AA）、长读长 DNA 测序以及多色荧光原位杂交（multi - FISH）等技术，在 HMS001 和 PDX_A 中检测到了 hybrid ecDNA，而在 SCC154、PDX_C 和阴性对照细胞系 NOKSI 中未检测到。这表明不同样本中 hybrid ecDNA 的存在情况存在差异。
• 新增强子的发现：对 HPVOPC 细胞系和 PDX 肿瘤进行 ChIP - seq 和 ATAC - seq 分析，发现 hybrid ecDNA 结构中存在以前未被识别的活性增强子。HPV 癌基因 E6/E7 两侧除了有 HPV L1 区域的增强子外，还有新发现的体细胞增强子。这些增强子与 E6/E7 启动子形成增强子 - 启动子复合物，且在 hybrid ecDNA 样本中，相关人类序列的转录水平明显升高。这说明新增强子的出现与 hybrid ecDNA 密切相关，并且可能在癌基因表达调控中发挥重要作用。
• 基因组的相互作用：利用 HiC - seq 技术，研究人员发现 hybrid ecDNA 上的人类体细胞基因组序列与 HPV 基因组存在直接相互作用。在 HMS001 和 PDX_A 中，特定的人类增强子区域（S1 和 S2）分别与 HPV L1 区域和 E6/E7 区域有显著相互作用，而在没有 hybrid ecDNA 的 SCC154 和 PDX_C 中则不存在这种相互作用。这进一步证实了 hybrid ecDNA 中人类和病毒基因组之间存在紧密的联系，这种联系可能影响癌基因的表达。
• 增强子靶向干预效果：通过 CRISPR 干扰（CRISPRi）技术靶向 HMS001 中 hybrid ecDNA 的特定增强子，发现抑制 S2 增强子区域可显著降低 E6 和 E7 的表达，并抑制细胞增殖，而在没有 hybrid ecDNA 的 SCC154 和 NOKSI 中则未观察到这种现象。这表明 hybrid ecDNA 上的增强子对 HPV 癌基因的表达具有特异性调控作用，是潜在的治疗靶点。
• 靶向治疗的潜力：研究人员使用溴结构域和额外末端（BET）抑制剂（JQ1）进行实验，发现 JQ1 处理后，hybrid ecDNA (+) 的 HMS001 细胞系中，hybrid ecDNA 的 FISH 信号减少，E6/E7 表达下调，肿瘤生长受到显著抑制；在体内 PDX 模型中，JQ1 也显著抑制了 hybrid ecDNA (+) 的 PDX_A 肿瘤的生长，降低了 E6/E7 的表达，而在 hybrid ecDNA (?) 的 PDX_C 和 PDX004 模型中则没有明显效果。这表明靶向 hybrid ecDNA 的治疗策略在体内外都具有潜在的应用价值。

在研究结论和讨论部分，研究人员指出，HPV 整合到人类基因组会导致基因组不稳定，进而形成 hybrid ecDNA 并致癌。他们发现 HPV 整合位点周围会形成新的增强子，且 HPV 基因组自身也可作为增强子区域，这或许解释了为什么 HPV 整合看似 “随机”。同时，研究还发现 hybrid ecDNA 之间存在相互作用，靶向 hybrid ecDNA 的增强子或使用 BET 抑制剂能够有效抑制 HPV 癌基因的表达和肿瘤生长。不过，该研究也存在一定局限性，样本量相对较小，还需要更多的实验系统和模型来进一步验证结果。尽管如此，这项研究为口咽癌的治疗提供了新的思路和潜在的治疗靶点，为未来开发针对 hybrid ecDNA (+) 肿瘤的精准治疗策略奠定了基础，有望推动口咽癌治疗领域的新发展。