上皮细胞命运转变触发异位配体 - 受体介导的 JAK - STAT 信号通路促进果蝇肿瘤发生：揭示肿瘤发展新机制

《iScience》：Epithelial cell-fate switch triggering ectopic ligand-receptor-mediated JAK-STAT signaling promotes tumorigenesis in Drosophila

为探究上皮变形是否以及如何影响肿瘤进展，京都大学等研究人员开展了果蝇眼盘的遗传筛选研究。结果发现细胞命运转变可协同 RasV12促进肿瘤发生，其机制是细胞命运转变导致上皮变形，使受体 Domeless（Dome）错定位与配体 Upd3 结合激活 JAK - STAT 信号通路。该研究为肿瘤发生机制提供新见解。

　　在肿瘤研究的领域中，一直存在着诸多尚未解开的谜团。Ras 家族基因的功能获得性突变在人类癌症中频繁出现，但人们对于 Ras 诱导肿瘤发生背后的分子机制却知之甚少。单独的致癌 Ras 激活本身致瘤能力有限，这意味着必然有其他的突变或细胞变化在推动着 Ras 激活细胞的肿瘤进展。而且肿瘤实体常常伴随着组织结构的破坏和机械微环境的改变，可是上皮变形究竟如何影响肿瘤进展，却始终是一个未解之谜。

为了深入探究这些问题，京都大学（Laboratory of Genetics, Graduate School of Biostudies, Kyoto University）等研究机构的研究人员开展了一项极具意义的研究。他们以果蝇为研究对象，在果蝇眼盘中进行了遗传筛选，最终取得了一系列重要成果，并将其发表在《iScience》杂志上。

研究人员在研究过程中运用了多种关键技术方法。首先是基于 CRISPR - Cas9 的基因敲除技术，构建了果蝇基因敲除文库，用于筛选促进 Ras^V12诱导肿瘤生长的突变基因。其次，利用 Flippase（FLP） - FLP 识别靶标（FRT）介导的遗传镶嵌技术（mosaic analysis with a repressible cell marker，MARCM），在果蝇眼 - 触角盘中构建带有荧光标记的突变克隆，以便观察和分析细胞的生长和变化。此外，免疫染色技术也被广泛应用，通过使用各种特异性抗体，对细胞内的蛋白进行染色，从而直观地观察蛋白的定位和表达情况。

研究结果如下：

1. 细胞命运转变协同 Ras 促进肿瘤发生：研究人员通过筛选超过 1400 个突变系，发现眼睛缺失基因（eya）的突变能与 Ras^V12协同促进肿瘤发生。eya 突变体克隆在眼盘中无法存活，但与 Ras^V12结合时会导致肿瘤过度生长，且这种过度生长并非由逃避凋亡引起。同时，过表达其他组织的选择基因，如 Abdominal B（Abd - B）、vestigial（vg）等，也能在眼盘中与 Ras^V12协同促进肿瘤生长，表明细胞命运转变普遍具有促进肿瘤发生的功能。
2. eya 突变通过 JAK - STAT 激活与 Ras^V12协同作用：进一步探究机制发现，JAK - STAT 信号通路在 Ras^V12/eya^-/-肿瘤中显著激活，而细胞极性标记物和 JNK 信号通路并未参与这一过程。敲低 Stat92E 或 Dome 能显著抑制 Ras^V12/eya 肿瘤的生长，说明 JAK - STAT 激活与 Ras^V12协同诱导肿瘤过度生长。
3. eya 克隆通过克隆外 Upd3 激活 Dome - JAK - STAT 信号：在果蝇中，JAK - STAT 信号可由配体 Upd1、Upd2 或 Upd3 激活。研究发现，eya^-/-克隆中 JAK - STAT 信号的激活不依赖于自身的 Upd 表达，而是依赖于克隆外的 Upd3。敲低 Upd3 会降低 eya 突变克隆和 Ras^V12/eya 克隆中的 JAK - STAT 信号，且 Upd3 定位于眼上皮基底细胞外区域。
4. 细胞命运转变导致 Upd3 - Dome 相互作用：正常情况下，Dome 位于眼上皮顶端表面，无法与基底的 Upd3 结合。但 eya^-/-克隆导致上皮变形，使 Dome 部分错定位于基底膜，与 Upd3 共定位，从而激活 JAK - STAT 信号。过表达 Rho1^V14导致上皮变形，也能引起 Dome 错定位和 JAK - STAT 信号激活，表明上皮变形与 JAK - STAT 信号激活相关。

研究结论和讨论部分指出，该研究证实了细胞命运转变在驱动肿瘤发生中的重要作用，揭示了一种新的肿瘤发生机制，即通过上皮变形诱导原本分离的致癌配体和受体相互作用，激活致癌信号通路。这一发现强调了物理配体 - 受体分离在维持上皮完整性中的重要性，为理解肿瘤进展过程中复杂信号通路的协同作用提供了新的视角。虽然目前还不清楚 eya 缺失如何诱导内陷和 Dome 错定位，但研究结果可能适用于人类恶性肿瘤的研究，为未来抗癌治疗提供了潜在的新靶点。总的来说，这项研究在肿瘤发生机制的探索上迈出了重要一步，为后续研究指明了方向，具有重要的理论和实践意义。