神經(jīng)膠質(zhì)瘤的生長新型表觀機制
膠質(zhì)瘤是成人最常見的原發(fā)性腦瘤，其表現(xiàn)為顯著的分子異質(zhì)性。膠質(zhì)母細胞瘤是惡性程度最高的膠質(zhì)瘤，膠質(zhì)母細胞瘤(GBM)可根據(jù)具有臨床和生物學(xué)意義的基因表達模式進行分類。雖有研究表明負責特定基因表達模式的表觀遺傳機制可能是基因突變的結(jié)果，然而，大多數(shù)成人GBM沒有這些突變，因此在大多數(shù)成人GBM上觀察到的可變表達模式的表觀遺傳學(xué)基礎(chǔ)尚未闡明。
拓撲異構(gòu)酶IIB (TOP2B)是一種能夠通過瞬時雙鏈DNA斷裂(DSB)來解螺旋染色質(zhì)，釋放扭轉(zhuǎn)力并增強RNA聚合酶和轉(zhuǎn)錄因子的DNA可及性的酶，在基因表達調(diào)控和維持基因組結(jié)構(gòu)中發(fā)揮重要作用的酶，在神經(jīng)膠質(zhì)瘤中過表達。那么，TOP2B得否在腫瘤表觀遺傳調(diào)控中的發(fā)揮角色呢？
來自美國西北大學(xué)等機構(gòu)的研究者們發(fā)表在Clinical Cancer Research （IF=10.516）期刊上的文章中，通過研究發(fā)現(xiàn)了TOP2B在人腦膠質(zhì)瘤中可調(diào)節(jié)多種癌基因的轉(zhuǎn)錄，參與神經(jīng)膠質(zhì)瘤細胞多種癌基因調(diào)節(jié)的表觀遺傳學(xué)機制，這些機制會促進神經(jīng)膠質(zhì)瘤的整體生長。
為了研究TOP2B在膠質(zhì)瘤表觀遺傳調(diào)控中的作用，文中對膠質(zhì)瘤細胞系以及人腦膠質(zhì)瘤標本進行了成對染色質(zhì)免疫沉淀測序和RNA測序分析。實驗通過測序、基因沉默和小鼠異種移植實驗來研究TOP2B的功能及其在膠質(zhì)瘤表型中的作用。研究表明TOP2B在人腦膠質(zhì)瘤中可調(diào)節(jié)多種癌基因的轉(zhuǎn)錄，特別是TOP2B的活性定位在PDGFRA和MYC的增強子、啟動子和內(nèi)含子上時，會促進它們的表達。TOP2B水平和基因組定位與PDGFRA和MYC（膠質(zhì)瘤腫瘤生物學(xué)的關(guān)鍵驅(qū)動因子）在膠質(zhì)瘤標本中的表達相關(guān)，這在人腦非腫瘤組織中是未見到的。
實驗部分
文章中首先利用遺傳測序技術(shù)分析了神經(jīng)膠質(zhì)瘤細胞系和人類膠質(zhì)瘤的樣本，從而識別出了TOP2B在基因組中的位點和其活性對啟動子和內(nèi)含子的基因表達調(diào)控，以及發(fā)現(xiàn)在這些腫瘤中，PDGFRA和MYC的表達受這些基因位點上TOP2B酶活性的影響。
免疫組化檢測TOP2B、PDGFRA和MYC蛋白的表達
隨后，研究人員對8例患者腫瘤/樣本進行TOP2B、PDGFRA和MYC免疫組化染色，樣本組織為膠質(zhì)瘤組織、瘤周腦和垂體腺瘤，并根據(jù)免疫組化染色強度對其進行排序。在染色強度的定量分析上，文中使用TissueGnostic公司的明場定量分析系統(tǒng)HistoQuest對TOP2B、PDGFRA和MYC的表達進行精準定量，并按總細胞數(shù)對TOP2B、PDGFRA和MYC進行歸一化處理。分析結(jié)果顯示，DGFRA和MYC的升高與人類膠質(zhì)瘤和非膠質(zhì)瘤標本中這些基因位點上的TOP2B活性峰值相關(guān)。
TOP2B、PDGFRA、MYC免疫組化分析，HE染色檢測細胞密度
之后，作者通過分析發(fā)現(xiàn)TOP2 B的表達與膠質(zhì)瘤的生長有關(guān)，為了進一步在體內(nèi)證實這一效果，研究者通過顱內(nèi)注射BT142 TET-ON誘導(dǎo)的TOP2B sh RNA克隆在飲用水中加入或不加入強力霉素誘導(dǎo)TOP2B shRNA，再次使用TissueGnostic公司的明場定量分析系統(tǒng)HistoQuest對腫瘤的總TOP2B、PDGFRA和MYC信號進行量化分析。結(jié)果觀察到PDGFRA顯著下調(diào)(P = 0.02)，與TOP2B的降低一致。MYC蛋白水平在阿霉素治療后呈下調(diào)趨勢(P = 0.11)。然而，強力霉素治療和TOP2B基因敲除對這些腫瘤的整體細胞密度沒有影響。
文章發(fā)現(xiàn)了TOP2B促進膠質(zhì)瘤的腫瘤生長，并優(yōu)先調(diào)節(jié)多種癌癥基因的表達。特別的是，TOP2B調(diào)控這些腫瘤上的癌基因PDGFRA和MYC的表達，并有助于神經(jīng)膠質(zhì)瘤的一個亞群的增殖表。因此，此研究表明GBM是一種復(fù)雜的疾病，盡管有共同的組織學(xué)外觀，但個體腫瘤之間存在許多分子差異，這些腫瘤的一個亞群依賴于TOP2B活性的癌基因調(diào)節(jié)和生長。