周剛橋/賀福初團隊發現新的非編碼RNA是肝癌易感基因並揭示相關調控機制

責編丨迦 漵

原發性肝細胞肝癌（Hepatocellular Carcinoma, HCC;簡稱肝癌）是最常見的惡性腫瘤之一，年發病率位居惡性腫瘤的第五位。我國是肝癌高發國家，每年新發病例約50萬，約佔全球肝癌新發病例的半數以上。肝癌屬於多因素複雜疾病，是病毒因素、環境因素和遺傳因素共同作用的結果。在我國，乙型肝炎病毒（Hepatitis B virus, HBV）的慢性感染是肝癌發生的最主要因素，大約80%以上的肝癌與HBV感染相關。但是，在HBV慢性感染者中，僅有少部分個體最終罹患肝癌；同時，肝癌的發生具有家族聚集傾向，這些均提示遺傳因素在肝癌的發生髮展中發揮重要作用。

軍事科學院軍事醫學研究院輻射醫學研究所周鋼橋研究員與賀福初院士團隊，近年來一直致力於系統鑒定HBV感染相關肝病的易感基因，並闡釋其作用和分子機制【1-4】。2010年，他們在Nature Genetics報道了國際上首項基於單核苷酸多態性（Single nucleotide polymorphism, SNP）的肝癌全基因組關聯研究（Genome-wide association study,GWAS），發現了1p36.22是肝癌的易感基因區域【2】。2016年，他們通過基於SNP的GWAS首次發現8p21.3區域的INTS10基因是一個新型抗HBV感染基因，成果發表在Nature Communications雜誌【4】。今年2月，他們又在Clinical Cancer Research雜誌上報道了基於肝癌家系的GWAS成果，首次發現7q21.13區域的CDK14是一新的肝癌易感基因【3】。然而，肝癌發生的遺傳度（Missing heritability）仍未得到全面闡釋【5】。

近年來，除了SNP之外，作為另外一種重要的遺傳變異類型，拷貝數變異（Copy number variation,CNV）已被廣泛應用於複雜性狀或疾病的易感基因研究【6】。然而，目前應用於腫瘤的研究仍然少見報道。因此，CNV遺傳標記是否可以用於發現新的肝癌易感基因？CNV是否對肝癌的發生風險有一定的貢獻？是否可以解釋目前肝癌研究丟失的遺傳度？成為一個重要的科學問題。

近日，周鋼橋與賀福初院士團隊在Gastroenterology雜誌上發表了題為「GermlineDuplication of SNORA18L5 Increases Risk for HBV-related HepatocellularCarcinoma by Altering Localization of Ribosomal Proteins and Decreasing Levelsof p53」的研究論文，首次發現染色體15q13.3的拷貝數擴增與肝癌的發生風險顯著相關，並進一步揭示該區域的小核仁RNA（Small nucleolar RNAs, snoRNA）SNORA18L5（snoRNA H/ACA box 18-like 5）是肝癌的癌基因，該基因通過核糖體蛋白（Ribosome proteins, RPs）-MDM2-p53信號通路促進肝癌的發生和發展。

為了鑒定新的肝癌易感基因，該團隊首先在1583例HBV相關肝癌患者和1540例HBV慢性感染者中開展了多階段的基於CNV的全基因組關聯研究，發現了一個位於染色體15q13.3的拷貝數擴增與肝癌的發生風險顯著相關。這個CNV在HBV相關肝癌患者中的發生頻率為2.4%，在HBV慢性感染者中約為0.2%，提示15q13.3拷貝數擴增是一個重要的與肝癌發生風險相關的遺傳標記。研究顯示，15q13.3 CNV區域中沒有編碼基因，但是存在一個受此拷貝數擴增順式調控的snoRNA——SNORA18L5。

研究人員通過細胞學實驗發現，SNORA18L5可顯著促進肝癌細胞的細胞周期進程、抑制細胞凋亡，進而促進細胞生長和平板克隆形成能力；裸鼠實驗證實，SNORA18L5可顯著促進肝癌細胞的成瘤能力。研究還發現，SNORA18L5在肝癌組織中顯著上調錶達，並且該上調錶達由組蛋白修飾異常所引起。進一步發現，SNORA18L5的高表達與肝癌患者的高甲胎蛋白（Alpha-fetoprotein, AFP）水平、大腫瘤、高TNM分期、血管侵犯以及肝癌患者的不良預後顯著相關。

以往大量研究已發現，若核糖體的生物合成過程受到破壞，將會產生應激壓力，從而導致核糖體蛋白從核仁穿梭到核質，從而結合E3泛素連接酶MDM2，抑制其對p53的泛素化降解，最終激活p53信號通路【7】。本研究發現，SNORA18L5是一個H/ACA box類型的snoRNA，過表達SNORA18L5可顯著促進核糖體RNA（rRNA）的成熟和核糖體的生物合成進程，緩解核糖體應激壓力，阻滯核糖體蛋白RPL5和RPL11的核仁-核質易位，從而解除對MDM2的抑制作用，最終促進MDM2介導的p53泛素化降解。

總之，上述研究提示，SNORA18L5是一個新的促進肝癌發生髮展的癌基因，它可以通過抑制RPs-MDM2-p53通路活性，促進肝癌的發生髮展。

SNORA18L5的作用機制示意圖

這是目前首項基於CNV遺傳標記的乙肝相關肝癌的易感基因研究，首次證實snoRNA是一類新的可通過調控p53通路發揮作用的肝癌相關基因。這一科學發現不但有助於深入解析肝癌的發病機制，也為肝癌的風險預警和治療提供了理論依據和新的候選生物靶標。

據悉，周鋼橋研究員和賀福初院士為本文的通訊作者。曹鵬博博士、楊愛清博士生、王瑞博士、夏夏博士和翟芸碩士為本文的共同第一作者。

參考文獻：

1. Zhai, Y.et al.Estrogen receptor alpha polymorphisms associated withsusceptibility to hepatocellular carcinoma in hepatitis B virus carriers.Gastroenterology130, 2001-2009, doi:10.1053/j.gastro.2006.02.030 (2006).

2. Zhang, H.et al.Genome-wide association studyidentifies 1p36.22 as a new susceptibility locus for hepatocellular carcinomain chronic hepatitis B virus carriers.Naturegenetics42, 755-758,doi:10.1038/ng.638 (2010).

3. Li, Y.et al.Genome-Wide Association StudyIdentifies a New Locus at 7q21.13 Associated with Hepatitis B Virus-RelatedHepatocellular Carcinoma.Clinical cancerresearch : an official journal of the American Association for Cancer Research24, 906-915,doi:10.1158/1078-0432.CCR-17-2537 (2018).

4. Li, Y.et al.Genome-wide association studyidentifies 8p21.3 associated with persistent hepatitis B virus infection amongChinese.Nature communications7, 11664, doi:10.1038/ncomms11664(2016).

5. Manolio,T. A.et al.Finding the missingheritability of complex diseases.Nature461, 747-753,doi:10.1038/nature08494 (2009).

6. WellcomeTrust Case Control, C.et al.Genome-wide association study of CNVs in 16,000 cases of eight common diseasesand 3,000 shared controls.Nature464, 713-720, doi:10.1038/nature08979(2010).

7. Zhang, Y.& Lu, H. Signaling to p53: ribosomal proteins find their way.Cancer cell16, 369-377, doi:10.1016/j.ccr.2009.09.024 (2009).

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