上海巴斯德所揭示人类重要肿瘤病毒KSHV致瘤的新机制
7月11日，国际学术期刊PLOS Pathogens 发表了中国科学院上海巴斯德研究所蓝柯研究组题为Oncogenic Herpesvirus KSHV Hijacks BMP-Smad1-Id Signaling to Promote Tumorigenesis 的研究论文。
卡波氏肉瘤相关疱疹病毒（Kaposi’s sarcoma associated herpesvirus, KSHV）是一种重要的人类肿瘤病毒，它与卡波氏肉瘤（Kaposi’s sarcoma, KS）、原发性渗出性淋巴瘤（Primary effusion lymphoma, PEL）及多中心卡斯特曼病（Multicentric Castleman Disease, MCD）等恶性肿瘤的发生密切相关，其中卡波氏肉瘤是艾滋病患者中常见的肿瘤及其致死原因。研究组在前期工作中发现KSHV潜伏感染过程中主要表达的蛋白 Latency Associated Nuclear Antigen（LANA）可通过抑制宿主重要信号分子Notch1的泛素化降解从而导致其在细胞内的聚集并促进肿瘤细胞的增殖 (Lan, et al. J Virol, 2005； Lan, et al. PNAS 2007)；另一方面，LANA还能稳定Notch信号通路重要的下游效应分子Hey1的表达，促进肿瘤血管生成（Wang, et al. Cancer Res, 2014）。
为了进一步探索LANA在KSHV相关肿瘤发生发展中的功能机制，在蓝柯研究员及美国南加州大学高守疆教授的指导下，助理研究员梁德光博士和研究实习员呼浩等通过串联亲和纯化技术（TAP），鉴定出BMP通路的重要信号分子Smad1是潜在的LANA相互作用蛋白。通过免疫共沉淀等技术，研究人员证实 LANA与Smad1 C端的MH2结构域相互作用，并且发现LANA能显著稳定BMP2介导的Smad1 C端SXS motif的磷酸化，促进BMP通路重要下游分子Id1的表达。进一步研究发现LANA通过与Smad1相互作用，促进Smad1对Id1启动子的结合，从而在转录水平上调Id1表达。与此同时，也发现Id家族其它成员Id2，Id3也能被LANA显著上调。
Id家族在多种肿瘤中显著高表达，并通过多种机制促进肿瘤的发生发展。为验证Id分子是否在KS发生过程中发挥关键作用，首先研究人员通过免疫组化技术，证实Id分子在KS肿瘤组织中高表达；另一方面KSHV新型转化细胞模型（Jones, et al. JCI, 2012），发现Id分子在KSHV转化细胞（KMM细胞）中显著上调，并且证实Id上调是受LANA所调控的。进一步，利用RNAi技术，在KMM细胞中敲低Id1表达，通过体内或体外实验均证实KMM细胞的肿瘤形成能力受到严重抑制。以上研究提示，LANA通过上调BMP-Smad1-Id通路在KS 发生发展过程发挥关键作用。
为进一步验证BMP-Smad1-Id能否作为治疗KS的靶向通路，研究人员利用两种不同类型的BMP通路抑制剂Dorsomorphin与WSS25处理KMM细胞，二者均能显著抑制KMM细胞在软琼脂中的停泊非依赖的生长能力。进一步，发现 Dorsomorphin对KSHV转化的KMM细胞有选择性的细胞毒性，如果在KMM细胞中过表达Id1，将一定程度拯救Dorsomorpin对 KMM细胞的细胞毒性。此外，通过裸鼠接种KMM细胞成瘤实验，发现单剂量腹腔注射Dorsomorphin即能够显著抑制KMM细胞的肿瘤生长。因此，Dorsomorphin通过靶向BMP-Smad1-Id通路，抑制KSHV转化细胞的体外/体内成瘤能力，是潜在的KS治疗药物。
这项研究得到了国家自然科学基金重点项目、国家“973”计划、中科院青年促进会基金等的经费支持。
左图：A-I Dorsomorphin在体内和体外通过靶向BMP-Samd1-Id信号通路抑制KMM细胞增殖；右图：工作模型
