中美科学家用CRISPR制备肾癌模型
转移性肾细胞癌（mRCC）几乎是无法治愈的，是RCC有关的高死亡率的主要原因。Von Hippel Lindau (VHL)是一个肿瘤抑制基因，在大多数的透明细胞RCC（ccRCC）病例中是缺失的。然而，它对于缺氧诱导因子-1α(HIF-1α) 和 -2α (HIF-2α)的调控发挥了什么作用，还没有得到很好的研究。
6月30日，Nature子刊《Scientific Reports》在线刊登了加州大学洛杉矶分校、华中科技大学同济医学院的一项最新研究成果，题为“CRISPR-Mediated VHL Knockout Generates an Improved Model for Metastatic Renal Cell Carcinoma”。这项研究的通讯作者是加州大学洛杉矶分校的华裔教授吴若萍（Lily Wu）。华中科技大学同济医学院的Hua Xu、Wei Guan等人是本文共同作者。
mRCC的治疗方案是有限的，因为这种肿瘤对传统化疗和放疗表现出耐药性。治愈这种疾病的一种疗法是白介素-2（IL-2）疗法，但是只作用于大约7%的患者。最近发展起来的靶向疗法——包括靶定免疫检查点抑制剂程序性细胞死亡-1（PD-1）的疗法，表现出一定的功效。但是，还缺乏持久的干预措施来对抗mRCC，从而迫切需要一种疾病模型，并深入了解这种疾病的驱动机制。
我们对于ccRCC的了解来自于对肿瘤抑制基因VHL的研究。遗传性的VHL综合征病例表现出ccRCC的发展风险升高。随后的研究表明，这个基因 在高达90%的散发性ccRCC病例中是沉默的。VHL通过识别和靶定缺氧诱导因子（HIF-1α, HIF-2α和HIF-3α）的α亚基用于泛素化和降解，而调控着缺氧反应。在低氧条件下，VHL不能识别HIF-αs，它们通过与HIF-1β结合来易 位到细胞核中，并制定缺氧反应所必需的转录程序。
研究人员试图通过敲除VHL，来制备ccRCC的小鼠模型。最近的研究表明，除了VHL之外，Bap1的缺失可有助于更一致地制备ccRCC小鼠模 型。虽然其中一些研究显示出早期囊性ccRCC变化和局部肿瘤的迹象，但是这些研究无法产生这种疾病的侵袭性、转移性形式。为此，许多研究都依赖于RENCA模型，最广泛使用的RCC免疫活性小鼠模型。尽管这种小鼠模型的效用已经得以证明，但是科学家们最担心的问题是，其在野生型VHL表达中的临床适用性。
以前的研究表明，VHL缺失可促进一种更具侵袭性和转移性的肿瘤模型。有大量研究表明，靶定VHL功能可能导致一小部分的上皮间质转化（EMT）。 这个过程已被确定为一个中心节点，肿瘤通过这个过程从它们的原发部位转移到身体其他部位。EMT涉及到细胞间接触的减少，以及从上皮细胞基底膜上脱离，转 化为一种更为移动性和侵袭性的细胞类型。这些表型变化的同时，是各种各种的分子变化，包括上皮标记的缺失，例如在临床ccRCC标本中常见的E钙粘素，还 有一些间叶细胞标记的获得，例如N钙黏着蛋白和α-SMA。值得注意的是，许多研究证明了HIF-1α对于推动这些变化的作用。此外，HIF-1α已被证 明可在其他肿瘤转移模型中导致转移。这些结果表明，在RENCA 模型中删除VHL，可能会产生一种更具转移性的临床相关模型。
CRISPR基因操纵方法最近已被用于常规实验室研究。这一突破性的基因敲除技术，因为易 用性和完全敲除基因功能的有效性而著名。基于酿脓链球菌适应性免疫系统，这种以RNA为基础的基因组编辑技术，已迅速在许多生物研究中证实了其效用。研究 人员开发出CRISPR方法，是为了生成基因敲除小鼠，在细胞系中进行全基因组筛查，在小鼠体内敲除基因，并在体内筛查转移性的基因。然而，迄今为止，很 少有研究证明CRISPR介导的小鼠细胞系修改，来生成改进的可移植小鼠肿瘤模型。
在这项研究中，研究人员利用CRISPR基因组编辑工具，敲除RENCA细胞中的VHL表达。他们发现，在RENCA模型中，CRISPR / Cas9介导的VHL敲除，可导致指示EMT的形态学和分子改变，进而驱动到肺部的转移增加。HIF-1α缺陷型的RENCA细胞，在VHL敲除后不能发 生EMT。
RNA-seq显示，几个HIF-1α调控的基因，在VHL基因敲除的细胞中是上调的，它 们的过度表达意味着，癌症基因组图谱(TCGA)数据库中一种更具侵袭性的ccRCC。在一个新的临床数据集中的独立验证证实，相对于邻近的正常组织，这 些基因在ccRCC样本中是上调的。这些结果表明，VHL的缺失可能通过稳定RCC中的HIF-1α而驱动肿瘤细胞的传播。更好的理解这个现象背后的机 制，可以指导科学家们寻找更有效的疗法对抗mRCC。
科学家们对肾癌这种疾病进行了深入的研究。2014年8月，贝勒医学院带领的一个国际科学合作项目，发现了可能导致肾嫌色细胞癌的遗传学改变的线 索，不仅为这种罕见癌症，也为其他类型癌症，提供了新的见解。相关研究结果发表在2014年8月21日的国际著名期刊《Cancer Cell》。
2015年12月，Cell杂志的“SnapShot: Renal Cell Carcinoma”这篇文章总结了目前关于这种癌症基因全景图中的几个关键特征，主要途径，肿瘤演变和异质性等多方面内容，并且也介绍了肾细胞癌的相关治疗进展。
今年3月份，贝勒医学院的一个研究团队深入分析了近900个肾癌样本。过去人们根据肾癌细胞在显微镜下的特征将肾癌分为三个大类。而这项研究表明， 在分子水平上肾癌还可以进一步分为九个亚类。这些肾癌亚类各具特征，受到影响的分子通路和患者的生存情况也大相径庭。
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