PNAS｜弗吉尼亚大学李辉团队揭示儿童横纹肌肉瘤驱动癌基因AVIL

撰文 | 谢仲秋 责编 | 周叶斌

横纹肌肉瘤（RMS）是一种罕见恶性肿瘤，常见于儿童与青少年，也有极少数发生于成人。RMS按组织学类型分三种亚型：胚胎型、腺泡型、多形型或间变型。其中腺泡型有九成患者发生染色体易位产生PAX3/7-FOXO1融合基因。横纹肌肉瘤通常涉及两条肿瘤信号通路，一是PAX3-FOXO1信号通路，另一条是 RAS信号通路。

癌基因对癌细胞的生存至关重要。没有它们，癌细胞就会死亡。科学家们已经开发出许多癌症的针对性治疗方法，而这些癌症都具有类似的“癌基因成瘾性”。癌基因成瘾是指肿瘤细胞依赖过度活跃的基因或途径以实现其生长和存活。

2022年6月，由弗吉尼亚大学医学院李辉团队发表于PNAS题为Rhabdomyosarcomas are oncogene addicted to the activation of AVIL的文章。该研究鉴定出了横纹肌肉瘤(RMS)的一个重要致癌基因AVIL，有望成为这种致命性儿童实体瘤的一个新治疗靶点。

肿瘤细胞使用多种“技巧”来失调某些癌基因，同时使这些基因成为肿瘤发生和恶性肿瘤的关键参与者。研究组在RMS中发现了由染色体倒位形成的基因融合MARS-AVIL，肌动调节蛋白AVIL与管家基因MARS形成融合。野生型AVIL在其它横纹肌肉瘤细胞系中通过拷贝数增加而放大，并在其他RMS中在转录/翻译水平上调。在这方面，它类似于间变性淋巴瘤激酶（ALK）。ALK 已被证明是一种非常混杂的癌基因。它通过各种遗传机制促进了来自不同谱系的各种肿瘤类型的发展。它可以在约 60% 的间变性大细胞淋巴瘤 (ALCL) 中形成 NPM-ALK 融合，或在一部分非小细胞肺癌中形成 EML-ALK；此外，它可以在神经母细胞瘤中获得功能点突变，并在几种肿瘤类型中增加拷贝数。本研究中的AVIL也是以多种形式隐藏于各种肿瘤。

首先，研究组验证了MARS-AVIL的DNA和 RNA序列，且证实了MARS-AVIL能产生融合蛋白，对 RH30细胞系生长以及肿瘤形成至关重要。除了与管家基因 MARS 形成基因融合外，FISH（荧光原位杂交）表明大部分细胞系有AVIL DNA扩增，其 RNA 和蛋白质在大多数 RMS 中过表达。在5个PDX样本（2个PAX3-FOXO1阳性，一个PAX7-FOXO1阳性，二个PAX3/7-FOXO1阴性）中检测到AVIL高于MSC细胞和胎儿肌肉组织两个对照，同时也在29个横纹肌肉瘤患者RNA验证了AVIL的表达升高。

敲除实验 AVIL 失调的肿瘤表现出致癌基因成瘾的证据：在具有融合基因的细胞中沉默 MARS-AVIL， 或在AVIL 表达高的细胞中沉默 AVIL，细胞很难存活，并抑制了小鼠体内肿瘤的生长。相反，过表达AVIL加快了细胞生长和迁移，能诱导小鼠成纤维细胞中的病灶形成，令人兴奋的是，过表达AVIL的间充质干细胞MSC在皮下能转化成肿瘤，成瘤率达70%。因此，细胞和体内实验充分显示了AVIL是真正的致癌基因。

在横纹肌肉瘤细胞系中发现融合基因MRAS-AVIL

AVIL调控PAX3-FOXO1和RAS 信号通路

AVIL 是肌动调节蛋白，通过调节F-actin来调节细胞骨架，从而负责维持细胞的大小和形状。2020年研究组在《自然・通讯》发表了 AVIL 在肿瘤领域里第一篇论文，并证明它是胶质母细胞瘤GBM的关键驱动因子，也揭示了其可能的肿瘤信号调控途径AVIL/FOXM1/LIN28B/Let7。在本研究中机理部分：过表达AVIL的MSC细胞株测序发现，AVIL 能诱导PAX3-FOXO1 或RAS的部分靶基因， AVIL似乎充当了两个致癌途径 PAX3-FOXO1 和 RAS 上游的汇聚节点，因此连接了与这些途径相关的两种类型的 RMS。有趣的是，AVIL 在其他肉瘤细胞中也过表达，其表达与临床结果相关，较高水平的 AVIL 表达与较差的预后相关。综上所述，AVIL 是 RMS 中真正的致癌基因，RMS 细胞对其活性上瘾。

总之，本课题从融合基因着手发现AVIL是致癌基因，也可能是潜在药物靶点。对儿童横纹肌肉瘤治疗提供了重要的思路。整个课题的早期数据也已发表在过往学术论文中（2013 Cancer Discov, 2016 PNAS, 2020 Nature Commun）。

儿童癌症中基因融合被列为“癌症登月计划”的十大重点领域之一，突显了基因融合研究的重要性以及推进儿童癌症治疗的迫切性。儿童肿瘤有更清晰的基因组背景，特别是对于基因融合现象，基因融合通常会导致一种原癌基因的异常表达，本研究从具有相对简单基因组的儿童肿瘤开始，分析了儿童横纹肌肉瘤重要的基因融合，发现了全新的真正的致癌基因。

撰文

责编

制作

排版 | Sheila 校对 | uu