美國MD Anderson癌癥中心Amit等研究發(fā)現(xiàn)，頭頸部腫瘤中，抑癌基因TP53的缺失會(huì)導(dǎo)致腫瘤相關(guān)的感覺神經(jīng)元重編程，成為腎上腺素能神經(jīng)元，從而促進(jìn)腫瘤的生長和發(fā)展。(Nature. 2020; 578:449-454. doi: 10.1038/s41586-020-1996-3.)

神經(jīng)是構(gòu)成組織微環(huán)境的重要一部分，對(duì)于內(nèi)部器官的生理調(diào)節(jié)是必不可少的，在腫瘤中也是如此。在腫瘤發(fā)展的早期階段，神經(jīng)纖維就開始形成并浸潤腫瘤組織，由它們發(fā)出的信號(hào)與腫瘤的發(fā)展、侵襲和轉(zhuǎn)移都有著很強(qiáng)的相關(guān)性。因此，了解腫瘤與神經(jīng)之間的相互作用，對(duì)了解腫瘤和尋找治療方法是很有意義的。

研究者指出，這是首次闡明神經(jīng)元參與腫瘤生長的機(jī)制，這也意味著我們有了一個(gè)新的腫瘤標(biāo)志物，以前認(rèn)為的“神經(jīng)只是隨機(jī)擴(kuò)散到腫瘤中”的觀點(diǎn)是完全錯(cuò)誤的。

抑癌基因TP53的突變是頭頸腫瘤中最常見的一個(gè)突變，在腫瘤形成的多個(gè)過程中都有參與。同時(shí)，它的表達(dá)水平在神經(jīng)再生的過程中波動(dòng)，從而對(duì)不同階段進(jìn)行調(diào)控。

研究者在TCGA數(shù)據(jù)庫中提取了口腔鱗狀細(xì)胞癌(OCSCC)患者的生存數(shù)據(jù)，分析發(fā)現(xiàn)，患者腫瘤組織中的高神經(jīng)密度與較差的總生存期和TP53突變有關(guān)。

研究者在口腔上皮細(xì)胞TP53未突變的對(duì)照組小鼠和突變的實(shí)驗(yàn)組小鼠中構(gòu)建了OCSCC模型，發(fā)現(xiàn)在TP53突變、缺乏p53蛋白的小鼠中，腫瘤中的神經(jīng)密度明顯更高。在異種移植模型中，結(jié)果也是如此。提示缺少p53蛋白可能與腫瘤發(fā)生發(fā)展過程中的神經(jīng)形成有關(guān)。

p53是如何控制腫瘤中的神經(jīng)形成的?通過共培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)，研究者發(fā)現(xiàn)，OCSCC細(xì)胞會(huì)產(chǎn)生細(xì)胞外囊泡，細(xì)胞外囊泡是一種雙層膜結(jié)構(gòu)的囊泡，可攜帶細(xì)胞來源的多種蛋白質(zhì)、脂類和遺傳物質(zhì)等。

OCSCC細(xì)胞產(chǎn)生的細(xì)胞外囊泡就攜帶了miRNA，囊泡里攜帶哪種miRNA是由p53決定的。研究者對(duì)比了p53正常的和缺少p53的OCSCC細(xì)胞系產(chǎn)生的細(xì)胞外囊泡的miRNA譜，發(fā)現(xiàn)有17個(gè)miRNA表達(dá)和p53有關(guān)，其中miR-34a和miR-141的表達(dá)在p53正常細(xì)胞來源的細(xì)胞外囊泡中明顯更多。從OCSCC小鼠腫瘤中采集的細(xì)胞的結(jié)果也是如此。

進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在這兩個(gè)miRNA中，只有miR-34a對(duì)神經(jīng)的發(fā)生有明顯的作用，miR-34a缺陷型細(xì)胞外囊泡組的神經(jīng)絲數(shù)量是明顯更多的。因此，miR-34a對(duì)神經(jīng)發(fā)生起到負(fù)調(diào)節(jié)作用，缺少p53的OCSCC細(xì)胞會(huì)產(chǎn)生細(xì)胞外囊泡，囊泡中的miRNA組合缺少miR-34a，向神經(jīng)傳遞了“快長”的信號(hào)，導(dǎo)致腫瘤中神經(jīng)的快速生長。

研究者分析了腫瘤中神經(jīng)元的轉(zhuǎn)錄組發(fā)現(xiàn)，p53正常的和缺乏的腫瘤中，神經(jīng)元是不同的。通過IPA方法分析，后者神經(jīng)元的生長和形態(tài)發(fā)生、突觸形成和傳遞等方面，都有明顯更高水平的基因表達(dá)。

患者切除的腫瘤組織中分離的神經(jīng)纖維的分析結(jié)果表明，TP53突變患者酪氨酸羥化酶陽性的腎上腺素能神經(jīng)纖維密度更高。提示近端腎上腺素能神經(jīng)元的募集可能與缺少p53的腫瘤發(fā)出的信號(hào)有關(guān)。

通常認(rèn)為腫瘤中的神經(jīng)是由周圍的神經(jīng)延伸而來的，但研究者在小鼠中發(fā)現(xiàn)，在腫瘤發(fā)生之前就切斷腎上腺能神經(jīng)，腫瘤仍能生長，這是腫瘤產(chǎn)生的細(xì)胞外囊泡導(dǎo)致的。

在p53正常的癌細(xì)胞的細(xì)胞外囊泡中，有高水平的miR-34a，而miR-34a的功能就是阻止體細(xì)胞重編程，固定體細(xì)胞的命運(yùn)，所以，miR-34a的缺少增加了細(xì)胞身份轉(zhuǎn)換的可能性。

隨后的實(shí)驗(yàn)證實(shí)，缺少p53的癌細(xì)胞產(chǎn)生的細(xì)胞外囊泡將信號(hào)傳遞給了腫瘤附近的一種感覺神經(jīng)，讓其神經(jīng)元發(fā)生了重編程，分化成腎上腺素能神經(jīng)元。研究者在腫瘤發(fā)生之前切斷了這種感覺神經(jīng)，miR-34a找不到與其接頭的神經(jīng)元，腫瘤中的神經(jīng)密度大大降低，腫瘤也顯著縮小。

研究者在小鼠中進(jìn)行了再次驗(yàn)證，分別給兩組小鼠使用卡維地洛(非選擇性腎上腺素能受體阻滯劑，治療原發(fā)性高血壓和心力衰竭)和安慰劑進(jìn)行治療，再接種TP53突變的OCSCC細(xì)胞，在心血管血流動(dòng)力學(xué)水平相似的前提下，前者的癌細(xì)胞增殖率和腫瘤增長率都明顯更低。

另外，對(duì)MD Anderson癌癥中心70例OCSCC患者的分析也顯示，校正了年齡、分期、手術(shù)和治療方法等因素后，腫瘤中的高腎上腺素能神經(jīng)密度與較短的無復(fù)發(fā)生存期和總生存期有關(guān)。

研究者指出，手術(shù)切除腫瘤中發(fā)現(xiàn)的神經(jīng)末梢不容易追溯來源，我們可能忽視了一個(gè)非常重要的潛在腫瘤標(biāo)志物。最近研究表明，神經(jīng)也主動(dòng)參與了癌癥的發(fā)生發(fā)展。 (編譯 劉佳偉)