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为解决肝细胞癌（HCC）代谢调控机制不明等问题，内蒙古大学研究人员开展 BRD1 对 HCC 影响的研究。发现 BRD1 通过调节 H3K9ac/H3K9me?影响 SREBF1 相关脂质代谢抑制 HCC 进展。该成果为 HCC 治疗提供新思路，值得科研人员一读。
在医学领域，肝癌一直是个让人头疼的难题。肝细胞癌（HCC）作为一种极具侵袭性的癌症，在肝脏疾病中十分常见，很多时候是由慢性肝病发展而来的。近年来，越来越多的证据表明，代谢功能障碍相关的脂肪性肝病在 HCC 的发生过程中起着重要作用。大家都知道，HCC 的发生和发展与代谢重编程密切相关，肝脏脂质代谢出现问题，可能会导致基因表达异常，进而引发一系列与肿瘤发生和转移有关的细胞通路的变化。所以，弄清楚 HCC 进展过程中的代谢调控机制，对于找到新的诊断标志物和治疗靶点，帮助 HCC 患者来说，有着极其重要的意义。
同时，HCC 还是一种异质性很强的疾病，其特征之一就是广泛存在表观遗传失调，包括染色质重塑、组蛋白改变和 DNA 甲基化等。这些表观遗传变化与 HCC 的进展和转移紧密相连。在众多参与其中的物质里，组蛋白 H3 在赖氨酸 9（H3K9）处的甲基化就经常和 HCC 的发病机制挂上钩。而且，表观遗传机制在 HCC 发展过程中，通过调节脂质相关基因的转录，在脂质代谢、氧化应激和炎症反应中都发挥着关键作用。由此可见，组蛋白修饰在肝癌进展中，通过调控脂质代谢相关基因的表达，有着至关重要的地位。
有一种叫做 BRD1 的基因，它编码的蛋白质含有一个溴结构域，是组蛋白乙酰转移酶（HAT）复合物的重要组成部分。这个复合物在调节基因转录和染色质结构修饰方面起着关键作用。BRD1 就像一个 “万能胶”，能和很多表观遗传修饰因子相互作用，比如组蛋白乙酰转移酶 KAT5、KAT7，还有组蛋白赖氨酸 N - 甲基转移酶 KMT5B 等。而且，它还能和 HBO1 形成一种新的 HAT 复合物，对胎儿肝脏红细胞生成至关重要。虽然对 BRD1 已经有了一些研究，但它在肿瘤相关病理中的具体功能，以及背后的分子机制，还存在很多未知。
还有个叫甾醇调节元件结合转录因子 1（SREBF1）的家伙，它可是脂质合成、摄取、储存和释放过程中的关键转录因子，对维持脂质平衡和支持肿瘤快速生长有着重要作用。在 HCC 细胞的发展过程中，SREBF1 能直接激活脂肪酸合酶（FASN）基因的转录，让脂质滴不断积累。不过，目前关于 SREBF1 的全面表观遗传调控机制，科学家们还没有完全搞清楚。
为了深入探究这些问题，内蒙古大学生命科学学院等单位的研究人员在《Cell Death and Disease》期刊上发表了一篇名为 “BRD1 deficiency affects SREBF1 - related lipid metabolism through regulating H3K9ac/H3K9me? transition to inhibit HCC progression” 的论文。他们的研究发现，BRD1 在 HCC 的表观基因组调控中发挥着重要作用，通过调节 H3K9ac/H3K9me?的转换影响 SREBF1 相关的脂质代谢，进而抑制 HCC 的进展。这一发现为 HCC 的治疗提供了新的潜在靶点和治疗思路，有着十分重要的意义。
在这项研究中，研究人员用到了好几种关键技术方法。他们通过 RNA 测序（RNA - seq）分析，来研究 BRD1 基因敲低后 HCC 细胞的基因表达变化；利用气相色谱 - 质谱联用技术（GC - MS），检测细胞内脂肪酸的含量；运用染色质免疫沉淀 - 定量聚合酶链反应（ChIP - qPCR），分析组蛋白修饰在 SREBF1 启动子区域的富集情况。这些技术就像是研究人员手中的 “秘密武器”，帮助他们一步步揭开 BRD1 与 HCC 之间的神秘面纱。
下面咱们来详细看看研究结果。
BRD1 在 HCC 进展中显著升高且起致癌作用
研究人员首先想知道 BRD1 在 HCC 肿瘤发生过程中到底扮演着什么角色，于是他们确认了 BRD1 在肝肝细胞癌（LIHC）组织中的表达情况。通过分析 TCGA 数据库中 HCC 患者的数据，他们发现 HCC 组织中 BRD1 的 mRNA 水平明显上调。而且，在肿瘤分级更高的患者，尤其是 3 级患者中，BRD1 的表达也显著增加，这说明 BRD1 的表达和 3 级肿瘤有着密切的关系。研究人员还检测了各种 HCC 细胞系，像 Hep3B、HepG2、MHCC97H 和 Huh7 中 BRD1 的蛋白质水平，发现和正常肝细胞相比，这些 HCC 细胞系中的 BRD1 都升高了。这一系列结果表明，BRD1 的异常表达很可能在肝脏肿瘤的进展中有着重要作用。
为了进一步探究 BRD1 在 HCC 发展中的潜在致癌作用，研究人员利用两种 BRD1 特异性短发夹 RNA（shBRD1#1 和 shBRD1#2）构建了 BRD1 下调的细胞系。通过 Edu 染色和集落形成实验，他们发现 BRD1 下调的 HCC 细胞增殖能力明显下降。细胞周期分析也表明，抑制 BRD1 后，细胞出现了明显的 G? - M 期阻滞。而且，BRD1 下调的 HCC 细胞早期凋亡增加，伤口愈合实验则显示这些细胞的迁移能力也受到了显著损害。在体内实验中，研究人员发现敲低 BRD1 后，肿瘤的体积和重量都明显减小，免疫组化（IHC）染色结果也显示，肿瘤组织中增殖细胞核抗原（PCNA）蛋白水平显著降低。这一系列实验充分证明，BRD1 在 HCC 中显著上调，是一个促进疾病恶性进展的致癌因子。
敲低 BRD1 影响 HCC 中的脂质代谢并破坏胆固醇稳态
研究人员接着想弄清楚 BRD1 在 HCC 进展中的具体作用机制，于是对 BRD1 敲低的 HCC 细胞进行了 RNA 测序分析。结果发现，抑制 BRD1 后，有 1443 个基因上调，622 个基因下调。通过京都基因与基因组百科全书（KEGG）富集分析，他们发现这些差异表达基因与胆固醇代谢、脂肪消化吸收以及脂肪酸代谢有关。基因集富集分析（GSEA）结果也显示，这些基因和甘油三酯代谢过程以及脂质结合途径显著相关。研究人员还发现，在 HCC 中，脂肪酸代谢相关基因 ADH1C 和 ACSL5 的表达与 BRD1 呈负相关，而 FASN、SREBF1、FADS2、ACSL4 和 SCD1 则与 BRD1 呈正相关。在 BRD1 下调的 HCC 细胞中，ADH1C 和 ACSL5 的 mRNA 水平升高，而 FASN、SREBF1、FADS2、ACSL4 和 SCD1 的 mRNA 水平下降。
为了进一步研究 BRD1 在脂质代谢中的作用，研究人员进行了气相色谱 - 质谱联用分析。结果发现，BRD1 敲低的细胞中，各种游离脂肪酸的含量显著下降，像十五烷酸（C15:0）、棕榈酸（C16:0）等饱和脂肪酸，以及棕榈油酸（C16:1）、油酸（C18:1）等单不饱和脂肪酸的水平都明显降低。用尼罗红染色观察 HCC 细胞中的脂质滴，发现抑制 BRD1 能有效抑制脂质滴的积累。而且，BRD1 沉默的 HCC 细胞总胆固醇水平也比对照细胞显著降低。这些多组学和生化实验结果都证实了 BRD1 在 HCC 细胞的脂质积累和胆固醇稳态调节中起着关键作用。
BRD1 缺乏通过调节 SREBF1 - FASN/SCD1 轴减弱脂质代谢和胆固醇稳态
研究人员继续深入探究 BRD1 影响脂质生物合成和胆固醇稳态的机制，对 HCC 细胞中与 BRD1 相关的差异表达基因进行了综合分析。他们发现，在 Huh7 细胞中敲低 BRD1 后，SREBF1、SCD1 和 FASN 的 mRNA 和蛋白质水平都显著下调。已知 SREBF1 是胆固醇和脂质生物合成相关基因表达的主要调节因子，为了验证在 BRD1 缺陷的 HCC 中是否也是如此，研究人员在 BRD1 下调的 HCC 细胞中过表达 SREBF1。尼罗红染色结果显示，BRD1 敲低抑制了细胞内脂质积累，而过表达 SREBF1 能部分挽救这种抑制作用。过表达 SREBF1 还能部分恢复 BRD1 敲低的 HCC 细胞的胆固醇含量。研究人员还发现，在 BRD1 敲低的 HCC 细胞中过表达 SREBF1，FASN 和 SCD1 的 mRNA 和蛋白质水平都增加了。这些结果表明，BRD1 通过调节 SREBF1，在 HCC 中参与了脂质代谢和胆固醇稳态的调节，而且 BRD1 与 SREBF1 介导的脂质积累呈正相关。
BRD1 - SREBF1 介导的脂质代谢重编程驱动 HCC 的恶性进展
研究人员进一步验证 BRD1 在代谢调节中的作用，以及它在促进 HCC 恶性进展中的角色。在 BRD1 敲低的细胞中，补充外源油酸、甘油三酯和低密度脂蛋白后，HCC 细胞的增殖和集落形成能力受到的抑制作用得到了逆转。这说明 BRD1 通过调节脂质代谢，在促进 HCC 肿瘤发生中起着重要作用。
为了探究 BRD1 的致癌作用是否依赖于 SREBF1，研究人员在 BRD1 沉默的细胞中增强 SREBF1 的表达。CCK8 和 EdU 实验表明，过表达 SREBF1 能显著挽救 BRD1 敲低对 HCC 细胞增殖的抑制作用。伤口愈合实验也显示，过表达 SREBF1 能逆转 BRD1 敲低对 HCC 细胞迁移的抑制作用。这些结果说明，BRD1 通过调节 SREBF1 的表达，调节脂肪生成，从而促进 HCC 细胞的增殖和迁移。
BRD1 缺乏通过影响 SETDB1 依赖的 H3K9ac 和 H3K9me?转换抑制 HCC 中 SREBF1 的表达
含有 BRD 的蛋白质在基因转录过程中起着重要作用，它们能在基因启动子处对组蛋白 H3K9 和 H3K14 进行乙酰化修饰。研究人员检测了 H3K9ac 和 H3K14ac 的总体变化，发现敲低 BRD1 后，H3K14ac 水平显著下降，而 H3K9ac 水平没有明显变化。通过生物信息学分析，研究人员发现 SREBF1 启动子区域存在 H3K9ac、H3K14ac 和 BRD1 的富集区域。ChIP - qPCR 实验结果表明，BRD1 的下调没有显著降低 SREBF1 启动子上的 H3K14ac 水平，但降低了 H3K9ac 水平，同时 BRD1 在 SREBF1 启动子上的富集也减少了。这说明在 HCC 细胞中，BRD1 是通过 H3K9ac，而不是 H3K14ac 来调节 SREBF1 的表达。
有趣的是，敲低 BRD1 虽然不影响 H3K14ac 在 SREBF1 启动子上的结合，但会降低 H3K9ac 的水平。之前有研究报道，在各种人类细胞中，H3K9me?和 H3K14ac 会同时出现，这种区域被定义为一种 “待命” 的非活性状态。研究人员猜测，BRD1 的缺失可能和 H3K9me?和 H3K14ac 的双重标记有关，从而调节 HCC 中 SREBF1 的表达。通过检测发现，BRD1 下调的 HCC 细胞中，SREBF1 启动子上 H3K9me?的信号水平显著增强。由于 SETDB1 与 H3K9me?和 H3K14ac 双重标记区域有关，会导致形成沉默的染色质环境，研究人员检测了 SETDB1 在 SREBF1 启动子区域的结合情况，发现 SETDB1 在 H3K9me?结合的区域显著富集。所以，抑制 BRD1 导致 SREBF1 转录受到抑制，主要是因为 SREBF1 启动子上 H3K9me?和 H3K14ac 的双重结合，而 H3K9ac 向 H3K9me?的转换是由 SETDB1 介导的。
BRD1 抑制剂与辛伐他汀联合治疗对 HCC 细胞生长的协同抑制作用
为了进一步研究 BRD1 在体内的功能，研究人员构建了 HCC 小鼠异种移植模型，并使用 BRD1 抑制剂（iBRD1，NI - 57）进行治疗。虽然 NI - 57 治疗组的肿瘤体积没有显著减小，但免疫组化结果显示，肿瘤组织中 SREBF1 的表达明显降低，其下游基因 FASN 和 SCD1 的表达也下调了，而且肿瘤组织的总胆固醇水平也下降了。这说明抑制 BRD1 可能是一种调节体内 SREBF1 表达的有效策略。
研究人员还探究了联合治疗策略能否增强 iBRD1 在 HCC 治疗中的疗效。辛伐他汀（SIM）是一种降胆固醇药物，已经被证明在 HCC 治疗中具有抑制胆固醇合成和抗癌的作用。研究发现，辛伐他汀和 iBRD1 联合使用，对肿瘤的抑制作用比单一药物治疗更强。免疫组化结果也显示，联合治疗显著抑制了异种移植肿瘤中 SREBF1、SCD1 和 FASN 等代谢基因的表达，而且联合使用两种药物对肿瘤组织总胆固醇含量的影响比单独使用 NI - 57 更大。这表明 iBRD1 和 SIM 联合使用对 HCC 细胞生长具有协同抑制作用，为肝癌治疗提供了一种潜在的策略。
综合这些研究结果，研究人员发现 BRD1 在 HCC 中表达上调，通过调节 H3K9ac/H3K9me?的转换，影响 SREBF1 相关的脂质代谢，进而促进 HCC 的进展。抑制 BRD1 可以抑制 HCC 细胞的增殖、迁移，促进细胞凋亡，还能抑制脂质积累和胆固醇稳态。而且，BRD1 抑制剂和辛伐他汀联合使用，能协同抑制 HCC 细胞的生长。
在讨论部分，研究人员提到，BRD1 在不同等级的 HCC 进展中可能有着不同的作用，它可能通过与其他分子的相互作用来调节癌症的进展，但这种作用可能被掩盖了，所以没有发现它和患者预后之间有明显的关联。这项研究首次揭示了 BRD1 对 HCC 脂质代谢的影响，为 HCC 的治疗提供了新的潜在靶点。同时，研究还发现了 SREBF1 的表观基因组调控机制，让人们对 HCC 的发病机制有了更深入的理解。虽然单独干扰 SREBF1 介导的脂质代谢不足以完全阻止 HCC 在体内的进展，但 iBRD1 和辛伐他汀联合治疗的效果给肝癌治疗带来了新的希望。不过，在将这种联合治疗策略应用于临床之前，还需要更多的研究来评估其疗效。
总的来说，这项研究为 HCC 的研究开辟了新的方向，让我们对 HCC 的发病机制有了更清晰的认识，也为未来开发更有效的治疗方法提供了重要的理论依据，有望给肝癌患者带来新的曙光。
