結(jié)直腸癌（Colorectal Cancer,CRC）作為全球高發(fā)的惡性腫瘤之一，其發(fā)生發(fā)展不僅依賴于經(jīng)典的編碼基因突變（如APC、KRAS等），更受到非編碼調(diào)控區(qū)域變異的深刻影響。事實(shí)上，超過90%的疾病相關(guān)遺傳變異位于非編碼區(qū)，提示增強(qiáng)子等調(diào)控元件的功能失調(diào)可能在腫瘤演進(jìn)中扮演關(guān)鍵角色。增強(qiáng)子活性受單核苷酸多態(tài)性（SNP）和DNA甲基化等表觀遺傳修飾的精密調(diào)控，從而影響基因表達(dá)，在腫瘤發(fā)生、轉(zhuǎn)移及異質(zhì)性形成中發(fā)揮重要作用。盡管功能基因組學(xué)方法如MPRA（Massively Parallel Reporter Assay）已為解析非編碼變異提供了技術(shù)基礎(chǔ)，但目前在結(jié)直腸癌中，尤其是在轉(zhuǎn)移性背景下，非編碼變異及差異甲基化區(qū)域（DMR）的系統(tǒng)性功能注釋仍屬空白。

近日，西北大學(xué)生命科學(xué)與醫(yī)學(xué)部嚴(yán)健團(tuán)隊(duì)在Science Advances上發(fā)表題為

Systematic analysis of functional genetic and epigenetic variants in colorectal cancer

研究團(tuán)隊(duì)結(jié)合SNP-STARR-seq與Methyl-STARR-seq兩大高通量功能篩選平臺(tái)，在三種結(jié)直腸癌細(xì)胞模型——原發(fā)性HCT116、SW480及轉(zhuǎn)移性SW620中，系統(tǒng)評(píng)估了30,790個(gè)非編碼SNP與超過13.4萬(wàn)個(gè)CpG位點(diǎn)對(duì)增強(qiáng)子活性的影響。通過規(guī)模化功能篩選，團(tuán)隊(duì)繪制出目前最全面的結(jié)直腸癌等位基因依賴性及甲基化依賴性增強(qiáng)子活性圖譜，建立了從變異識(shí)別到機(jī)制驗(yàn)證的完整研究范式。

在腸癌上皮細(xì)胞中，研究共鑒定出922個(gè)高可信功能性SNP，并構(gòu)建了這些變異影響轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合及其靶基因表達(dá)的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。進(jìn)一步解析結(jié)直腸癌GWAS風(fēng)險(xiǎn)位點(diǎn)rs6061231及其連鎖位點(diǎn)rs67941642的調(diào)控機(jī)制，發(fā)現(xiàn)rs67941642的T保護(hù)性等位基因通過增強(qiáng)轉(zhuǎn)錄因子GFI1的結(jié)合，維持抑癌基因TAF4表達(dá)；該位點(diǎn)的突變將導(dǎo)致腫瘤惡性表型的發(fā)生。尤為關(guān)鍵的是，研究利用來源于同一病人的SW480（來源直腸原位癌）與SW620（來源淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移腫瘤）細(xì)胞模型，首次系統(tǒng)識(shí)別出3,136個(gè)轉(zhuǎn)移獲得性功能SNP和3,008個(gè)轉(zhuǎn)移特異性DNA甲基化敏感增強(qiáng)子，揭示了腫瘤轉(zhuǎn)移過程中增強(qiáng)子的重編程機(jī)制。其中，轉(zhuǎn)移獲得性變異rs1962004通過增強(qiáng)AP-1轉(zhuǎn)錄因子（JUN/JUND）結(jié)合，激活靶基因LRRC61表達(dá)，顯著促進(jìn)癌細(xì)胞的轉(zhuǎn)移能力，并與患者不良預(yù)后密切相關(guān)。

在表觀遺傳層面，研究結(jié)合機(jī)器學(xué)習(xí)方法，從高通量DNA甲基化數(shù)據(jù)中篩選到兩個(gè)具有高區(qū)分效能的結(jié)直腸癌生物標(biāo)志物——cg08640619與cg25982657。其中，cg08640619的高甲基化會(huì)干擾轉(zhuǎn)錄因子RUNX2結(jié)合，導(dǎo)致下游基因KIRREL1與ETV3表達(dá)下調(diào)。兩個(gè)標(biāo)志物在結(jié)直腸癌早期檢測(cè)中展現(xiàn)出優(yōu)異的特異性（AUC > 0.96），顯示出顯著的臨床轉(zhuǎn)化潛力。

綜上所述，該研究不僅系統(tǒng)繪制了結(jié)直腸癌增強(qiáng)子區(qū)域遺傳與表觀遺傳變異的功能圖譜，更揭示了腫瘤轉(zhuǎn)移過程中增強(qiáng)子重編程的動(dòng)態(tài)機(jī)制與關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)力。所建立的方法體系為解析腫瘤異質(zhì)性、進(jìn)化轉(zhuǎn)移提供了新思路，識(shí)別出的甲基化標(biāo)志物也為結(jié)直腸癌的早期診斷與精準(zhǔn)預(yù)后評(píng)估提供了新工具。

嚴(yán)健教授為本文通訊作者，西北大學(xué)醫(yī)學(xué)院陳爾飛副教授為獨(dú)立第一作者。西北大學(xué)生命學(xué)院碩士研究生楊淇淇、戴浩洋（已畢業(yè)）、陳怡欣（已畢業(yè)）、王強(qiáng)龍等以及醫(yī)學(xué)院本科生（來萌萌、趙源濤、李迎春、任雨欣、于昕茹等）也為本研究做出了重要貢獻(xiàn)。

原文鏈接：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.aeb2473

制版人： 十一

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