病毒杀手，也是促癌先锋！科学家发现抗逆转录病毒酶给肿瘤加速的机制

*仅供医学专业人士阅读参考
人体中有一类胞嘧啶脱氨酶家族名叫APOBEC3（载脂蛋白BmRNA编辑酶催化亚基3）。目前这个家族中有七个成员。它们在抗病毒的天然免疫中起重要作用，如在人体感染HIV-1等逆转录病毒时可以使病毒单链DNA的碱基脱氨基产生突变，从而抑制逆转录病毒复制[1] 。
然而，这类酶也可以在宿主的基因组中发挥脱氨基作用，使TCW（W=A或T）基序中的C转换T或者G ，即发生APOBEC3诱导的突变。随着测序技术的发展，科学家们发现APOBEC3引发的突变在人类癌症中广泛存在，并且多与癌症的恶性进展有关[2] 。
但迄今为止APOBEC3诱发的突变与癌症相关性的研究证据多基于对测序结果的分析，缺少直接的因果实验来说明APOBEC3家族成员们在癌症中的具体作用。因此，更直接的实验证据对了解单个APOBEC3蛋白在体内如何诱发突变并促进癌症恶化十分重要，并有可能成为癌症治疗的潜在靶点。
近日，来自美国威尔康奈尔医学院的BishoyM.Faltas教授团队在癌症领域的著名期刊CancerResearch发表最新研究[3] ，他们利用转基因小鼠模型，开创性地发现人APOBEC3G可显著增加肿瘤细胞突变的数量，促进了膀胱肿瘤的异质性并加速了小鼠死亡。
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与人类相比，小鼠只有一个Apobec3（mA3）基因。因此，敲除小鼠Apobec3后可为研究人的单个APOBEC3蛋白功能提供了一个很好的模型。在本研究中， Faltas团队在敲除了Apobec3基因的小鼠体内转入人APOBEC3G（hA3G）基因，从而构建出能稳定表达人APOBEC3G的转基因小鼠模型（hA3G+mA3-/-）。
hA3G+mA3-/-小鼠的膀胱、肺和脾脏组织中均有APOBEC3G基因表达， SDS-PAGE蛋白质印迹实验也证实了APOBEC3G蛋白在膀胱组织中的表达。

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hA3G+mA3-/-小鼠及其对照mA3-/-小鼠模型的构建
考虑到单独的APOBEC3诱导突变并不足以引发肿瘤， Faltas团队使用化学致癌物BBN诱发肿瘤。在同样接受BBN处理后，与同窝对照mA3-/-小鼠（膀胱癌发生率52.6%）相比， hA3G+mA3-/-小鼠表现出更高的膀胱癌发生率（76%）和显著降低的存活率（P=0.007）。

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BBN处理hA3G+mA3-/-小鼠及其对照mA3-/-小鼠膀胱癌的发生率（左）和生存期（右）
Faltas团队通过全基因组测序进一步研究了APOBEC3G对肿瘤细胞突变的影响，他们发现与mA3-/-小鼠来源的肿瘤相比， hA3G+mA3-/-小鼠来源的肿瘤具有显著增高的突变负荷（P=0.04），基因组中包含了更多的APOBEC相关突变，并存在更长的基因片段缺失。
同时， westernblotting、荧光标记等多种方法也证实了APOBEC3G的核定位。由于核定位是诱导突变的先决条件，因此APOEBC3G的核定位也从另一个侧面为其诱导突变的作用提供了证据。
为了验证APOBEC3G诱导的突变和基因组拷贝数改变是导致肿瘤异质性的关键因素， Faltas团队首先使用两种不同的计算方法EXPANDS和Pyclone-vi分别量化了每个肿瘤中克隆的数量和大小。发现与mA3-/-小鼠来源的肿瘤相比， hA3G+mA3-/-小鼠来源肿瘤中的克隆数量显著增加（P=0.001）。
随后，他们通过计算香农熵表征系统发育多样性，熵值越高代表多样性越高。与mA3-/-小鼠来源的肿瘤相比， hA3G+mA3-/-小鼠来源肿瘤的熵值显著升高（P=0.001），表明其具有更高的多样性。
Faltas团队基于希尔数对不同来源肿瘤的多样性分布进行比较，并通过一系列分析和计算，最终确认与mA3-/-小鼠来源的肿瘤相比， hA3G+mA3-/-小鼠来源的肿瘤具有显著增加的克隆多样性。也就是说， APOBEC3G确实是导致肿瘤克隆异质性的原因。