揭秘小细胞肺癌关键机制：ASCL1 与 NEUROD1 的致命 “纠葛”

研究针对小细胞肺癌（SCLC）治疗难题，探究转录因子共表达机制，发现 ASCL1 和 NEUROD1 共表达致死，为治疗提供新方向。

　　小细胞肺癌（Small Cell Lung Cancer，SCLC）堪称人类癌症中的 “狠角色”，它占所有肺癌病例的 15% 左右，却因其独特的生物学特性和缺乏有效的治疗靶点，让无数患者深陷困境。传统的铂类化疗方案多年来一直是 SCLC 的主要治疗手段，但效果有限，而免疫检查点阻断疗法在 SCLC 治疗中的获益也远不如非小细胞肺癌（NSCLC），患者的预后情况不容乐观。

在 SCLC 的 “神秘面纱” 背后，科学家们发现其可以根据特定的转录因子（Transcription Factor，TF）表达进行分类，其中 ASCL1（achaete - scute homolog 1）和 NEUROD1（neurogenic differentiation factor 1）备受关注。以往研究发现，这些转录因子在 SCLC 肿瘤中的表达存在相互排斥的现象，然而背后的机制却一直成谜。为了揭开这层神秘的面纱，来自日本滨松医科大学等多个机构的研究人员踏上了探索之旅，他们的研究成果发表在《npj Precision Oncology》上。

研究人员开展了一系列实验，运用了多种关键技术方法。在样本方面，收集了 151 例手术切除的 SCLC 患者的肿瘤组织样本。技术上，通过免疫组化分析（Immunohistochemical Analysis）检测相关蛋白的表达水平，免疫荧光分析（Immunofluorescence Analysis）观察细胞水平的表达情况，构建 Tet - On 稳定细胞系来诱导转录因子的共表达，利用免疫印迹（Immunoblotting）、RNA 提取和定量 PCR（Quantitative PCR）检测基因和蛋白表达变化，还有微阵列基因表达分析（Microarray Gene Expression Analysis）、染色质可及性分析（ATAC - seq）以及 CUT&RUN 技术探究基因调控机制等。

研究结果如下：

1. 临床 SCLC 肿瘤中谱系特异性 TF 的相互排斥性：研究人员分析了 151 例手术治疗的人类 SCLC 肿瘤，发现大部分肿瘤存在 p53 和 Rb 失活。通过评估 ASCL1、NEUROD1、POU2F3 和 YAP1 这四种谱系特异性 TF 的蛋白表达模式，虽然在个别肿瘤样本中有 TF 的重叠表达，但总体上谱系特异性 TF 在肿瘤水平大多以相互排斥的方式表达，尤其是 ASCL1 和 NEUROD1 在细胞水平表现出高度的相互排斥性。
2. 人类 SCLC 细胞系中谱系特异性 TF 的相互抑制：免疫印迹分析显示，在人类 SCLC 细胞系中，五种谱系特异性 TF（ASCL1、NEUROD1、YAP1、POU2F3 和 ATOH1）的表达比临床样本更具相互排斥性。研究人员建立了所有 TF 组合的诱导共表达模型，发现大多数谱系特异性 TF 相互抑制，像 ASCL1 和 NEUROD1 不能在 SCLC 细胞中超过一定阈值共表达，且这种抑制可能是通过转录抑制实现的。
3. 谱系特异性 TF 共表达诱导 SCLC 细胞凋亡：研究发现，在 SCLC 细胞系中，共表达某些 TF 会显著降低细胞活力，增加细胞凋亡。其中，ASCL1 和 NEUROD1 的共表达对细胞活力的抑制作用最为明显，会导致细胞周期变化，增加凋亡细胞数量，且这种凋亡在 SCLC - A 细胞系中主要是 caspase 依赖的，在 SCLC - N 细胞系中机制更为复杂。
4. ASCL1 和 NEUROD1 相互抑制对方驱动的基因表达程序：基因表达分析表明，ASCL1 和 NEUROD1 共表达会导致转录谱的显著变化，使细胞分化程序发生重编程。在 Lu139^{SCLC - A} - TetO - NEUROD1 细胞和 H524^{SCLC - N} - TetO - ASCL1 细胞中，分别上调了外源性表达的 TF 的靶基因，同时下调了内源性 TF 的靶基因。
5. ASCL1 和 NEUROD1 共表达改变染色质可及性并重塑细胞分化程序：通过 ATAC - seq 分析发现，ASCL1 和 NEUROD1 共表达会改变染色质可及性。在 Lu139^{SCLC - A}细胞中，共表达 NEUROD1 导致染色质可及性总体增加；在 H524^{SCLC - N}细胞中，共表达 ASCL1 也有类似效果，且这种变化与基因表达的改变相关，表明它们可以重塑细胞分化程序。
6. 内源性 TF 的去抑制不能完全挽救共表达替代 TF 导致的细胞活力下降：研究人员尝试通过 CRISPR/dCas9 协同激活介质（SAM）CRISPR 激活（CRISPRa）系统激活内源性 ASCL1 和 NEUROD1，但发现这并不能完全挽救细胞活力的下降，说明直接抑制 ASCL1 和 NEUROD1 只是共表达毒性效应机制的一部分。

研究结论和讨论部分指出，ASCL1 和 NEUROD1 在 SCLC 细胞中相互沉默细胞命运，通过重编程染色质可及性来实现。共表达 NEUROD1 会下调抗凋亡蛋白 BCL2，导致细胞凋亡。这种双表达对 SCLC 细胞是有毒性的，可能破坏细胞分化的完整性和重要靶基因的竞争调控，为 SCLC 亚型转换提供了生物学基础。此外，研究还发现 ASCL1 在 SCLC - N 细胞系中诱导的变化更为显著，这为未来的治疗策略提供了新的方向，例如通过纳米医学和 RNA 治疗等技术，选择性地诱导 ASCL1 在 SCLC - N 细胞中的共表达，有望实现更有效的肿瘤细胞杀伤，并提高针对 SCLC 的精准治疗效果。但研究也存在一定的局限性，如未探究 TF 共表达对免疫逃逸的影响。不过总体而言，该研究为 SCLC 的治疗开辟了新的道路，具有重要的意义。