肝癌不是突然出現的,而是從癌前細胞慢慢發展而來。Junyu Xiang所在團隊在Nature cancer發表題為MEF2D-expressing cancer precursors reprogram tissue-resident macrophages to support liver tumorigenesis的論文。研究發現,這些早期異常細胞并非被動等待命運,而是會主動改造周圍環境,為未來的腫瘤鋪路。
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通過單細胞測序和空間轉錄組技術發現,轉錄因子MEF2D在癌前階段異常升高,并讓這些細胞變得更具惡性,同時分泌多種信號分子。這些分泌信號作用在肝臟常駐巨噬細胞——Kupffer 細胞(KCs)。其中一種“干性”巨噬細胞亞群 KC2 會在 MEF2D 信號的刺激下被激活,通過 NRP1 信號通路轉變為促炎的 KC1。KC1大量分泌 IL-6 等炎癥因子,進一步推動癌前細胞向腫瘤方向發展,形成一個相互促進的“致癌生態位”。阻斷 KC2 → KC1 的關鍵通路 NRP1,可以明顯減少炎癥并抑制小鼠肝癌發生。這說明:在癌癥尚未形成時,通過干預巨噬細胞亞群的異常轉化,或許能成為未來肝癌早期預防的新策略。
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圖1主要展示MEF2D如何在肝癌最早階段出現,并對肝癌發生起決定作用。首先,研究者比較正常肝、肝硬化、癌前病灶(LGDN)以及不同分期 HCC 組織(圖1b)。結果顯示:MEF2D 在癌前階段就明顯升高,并呈現局灶性聚集。在大量人類肝硬化鄰瘤組織中,MEF2D 高表達的患者術后復發率更高(圖1c),說明它與腫瘤早期形成密切相關。為了驗證 MEF2D 是否是“致癌因子”,作者使用了多種小鼠模型。無論是 DEN 誘導肝癌(圖1d–j)還是 PTEN 缺失誘導肝癌模型(圖1k–o),敲除肝細胞中 Mef2d 都顯著減少癌前病灶和腫瘤數量,并降低肝臟損傷指標。說明 MEF2D 對腫瘤啟動至關重要。最后,通過細胞移植實驗(圖1p、q),研究發現:只有 MEF2D+ 的癌前肝細胞能在小鼠體內形成腫瘤;人工讓肝細胞過表達 MEF2D,也能使其具備成瘤能力。圖 1 證明了:MEF2D是肝癌發生的“啟動器”,它在癌前階段就已異常升高,并推動肝細胞走向腫瘤化。
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圖2主要說明:MEF2D陽性癌前肝細胞具有明顯的早期惡性特征和高分泌特征。首先利用多組學技術(RNA-seq、CUT&Tag、ATAC-seq、DSP等)深入分析正常肝、癌前組織以及早期 HCC(圖2a)。他們建立了一套“惡性評分體系”(malignancy signature)(圖2b),用來評價細胞的腫瘤化傾向。在癌前肝組織中,DSP空間分析顯示:MEF2D表達越高,肝細胞的惡性評分越高,且在三只小鼠中均看到相同趨勢(圖2d)。在人類癌前病變(GSE6764數據)中也同樣正相關(圖2e),證明MEF2D升高與癌前細胞向惡性轉變密切相關。進一步對MEF2D-high與MEF2D-low區域差異基因進行整合(圖2f),發現 MEF2D高表達的癌前區域大量上調促進腫瘤發生的通路,包括:細胞周期、PI3K–AKT、TNF、MAPK、Hedgehog、mTOR以及肝癌相關信號。由此形成了一個“MEF2D標記的癌前基因特征”(MPS)。在人類多階段肝癌隊列中(GSE89377),MPS 分數在癌前期(DN)、早期HCC中顯著升高(圖2g),說明 MEF2D 相關基因表達變化從癌前階段就已出現。圖2證明MEF2D 陽性的癌前細胞已具備惡性潛能,并激活多條腫瘤相關通路,是推動肝癌發生的早期關鍵分子。
圖3說明:MEF2D通過調控增強子(enhancers),直接激活一系列致癌基因和分泌基因,使癌前肝細胞獲得惡性與高分泌雙重能力。首先,作者檢測癌前肝細胞中的關鍵基因表達(圖3a、3b)。結果發現,在Mef2d缺失的小鼠中,多種致癌通路相關基因(Notch3、Sox2、Wnt6、Flt1)明顯下降;與此同時,多種分泌因子(如VEGF、SEMA3家族、FGF家族)也顯著減少。相反,當在 AML12 肝細胞中過表達MEF2D時,這些基因全部上調(圖3c),說明MEF2D具有驅動癌前細胞活化功能。ELISA結果表明,MEF2D 缺失顯著降低分泌的VEGF和SEMA蛋白水平(圖3d),證明MEF2D既調控轉錄,也影響細胞分泌能力。作者隨后探索 MEF2D的作用機制。通過 CUT&RUN 技術(圖3f–3h)發現:MEF2D直接結合到這些致癌基因和分泌基因 enhancer 或 promoter 上;刪除這些結合位點后,MEF2D 無法招募 H3K27ac,也無法激活基因表達。圖3證明MEF2D通過結合增強子并提升H3K27ac修飾,直接驅動癌前細胞進入“高增殖+高分泌”的腫瘤前狀態,是早期致癌過程的核心分子。
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本研究揭示了肝癌從“癌前階段”開始的關鍵驅動力。作者發現:在肝硬化或癌前病灶中,有一小群MEF2D高表達的肝細胞,它們不是普通受損細胞,而是具有強烈致癌潛能的癌前細胞。這些細胞通過表觀遺傳重塑激活一系列致癌與高分泌基因,釋放 VEGF、SEMA等信號分子,從而主動改造周圍微環境。這篇文章揭示了MEF2D+ 癌前肝細胞通過重塑巨噬細胞亞群,構建促炎微環境,推動肝癌發生;而靶向NRP1可能成為在癌癥發生前阻斷腫瘤的有效策略。
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