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在膀胱癌研究中，为探究 KMT2C/D–KDM6A 复合物成员突变在尿路上皮癌发生中的作用，研究人员构建基因工程小鼠模型展开研究。结果发现 Kmt2c/d 敲除会引发尿路上皮细胞异常，且对致癌转化敏感，还呈现 EGFR 抑制剂敏感性。这为理解膀胱癌发病机制和治疗提供新方向。
在泌尿系统疾病领域，膀胱癌一直是令人头疼的难题。尿路上皮癌作为膀胱癌的主要类型，具有高复发率的特点。目前，虽然对膀胱癌的研究取得了一些进展，但对于其发病机制仍存在诸多未知。例如，为何尿路上皮癌常常在不同部位复发？哪些分子机制在其中发挥关键作用？这些问题困扰着科研人员，也阻碍了膀胱癌治疗手段的进一步发展。为了深入探究这些问题，来自美国 Memorial Sloan Kettering Cancer Center 的研究人员开展了一系列研究，相关成果发表在《Nature Genetics》杂志上。
研究人员为解答上述疑问，采用了多种关键技术方法。在模型构建方面，利用基因编辑技术构建了 Kmt2c 和 / 或 Kmt2d 条件性敲除的基因工程小鼠模型（GEMM）。在分子检测层面，运用单细胞 RNA 测序（scRNA-seq）分析细胞转录组变化；通过染色质免疫沉淀测序（ChIP-seq）和切割释放测序（Cut&Run）研究染色质状态和相关蛋白的结合情况；借助质谱技术定量分析组蛋白修饰。同时，使用公共数据库（如 TCGA）的样本数据进行对比分析。
下面来看具体的研究结果：
- Kmt2c/d 缺失与尿路上皮癌的关系：研究人员利用 Tmprss2-CreERT2 诱导 Kmt2c 和 / 或 Kmt2d 在尿路上皮中的条件性敲除（KO）。结果显示，多数小鼠在敲除后 8 个月内保持健康，但部分雄性小鼠出现输尿管积水死亡。组织学检查发现，敲除后多数小鼠输尿管和膀胱无明显异常，仅少数雄性小鼠出现输尿管增生。这表明 Kmt2c/d KO 不足以诱导尿路上皮癌，但能维持 Kmt2c/d KO 及下游染色质修饰的变化，且无明显组织学改变。
- Kmt2c/d 缺失诱导的分子状态改变：对敲除小鼠的尿路上皮细胞进行 scRNA-seq 分析，发现 Kmt2c/d dKO 尿路上皮细胞与野生型（WT）细胞在转录组上存在显著差异。dKO 细胞表现出更高的基底标记物表达和更低的腔标记物表达，且具有更强的干细胞 / 祖细胞潜能和上皮 - 间质转化（EMT）特征。基因集富集分析（GSEA）表明，dKO 细胞中立即早期基因（IEGs）、炎症基因集和抗原呈递基因集上调，而与细胞分化相关的基因集在 WT 细胞中富集。这说明 Kmt2c/d dKO 定义了一种组织学正常但分子上不同的尿路上皮，使其易于发生致癌转化。
- Kmt2c/d 缺失对染色质状态的影响：通过质谱分析发现，Kmt2c/d dKO 细胞中 H3K4me1 减少，而 H3K4me2/3 显著增加。ChromHMM 注释结果显示，dKO 细胞中平衡增强子和活性增强子状态丢失，同时转录起始位点（TSS）侧翼区域的 H3K4me1 和 H3K4me3 富集区域（state 3）扩大。这表明 Kmt2c/d KO 导致增强子处 H3K4me1 丢失，但启动子处 H3K4 甲基化增加，可能由 KMT2A/B–menin 和 / 或 SET1A/B–CXXC1 复合物催化。
- Kmt2c/d 缺失对 KMT2 复合物结合的影响：研究发现，KMT2D 主要结合启动子远端区域，Kmt2c/d 缺失会导致 KMT2D 结合的增强子活性降低，同时 KMT2A–menin 和 SET1A–CXXC1 复合物在这些增强子上的结合减少。此外，Kmt2c/d KO 还导致 KMT2A–menin 重新分布到高 CpG 和二价启动子上，进而激活相关基因表达。这表明 Kmt2c/d 可能有助于招募其他 H3K4 甲基转移酶复合物，且其缺失会改变 KMT2 复合物的结合模式。
- Kmt2c/d 缺失与肿瘤发生的关系：研究人员通过多种实验表明，Kmt2c/d KO 会使尿路上皮细胞对致癌转化更加敏感。例如，与 Pten 缺失联合时，会导致小鼠存活率降低，出现更严重的组织病理学变化，包括膀胱癌和输尿管癌的发生。用烟草相关致癌物 N - 丁基 - N -（4 - 羟基丁基） - 亚硝胺（BBN）处理小鼠，发现 Kmt2c/d dKO 组小鼠比 WT 组更易发生侵袭性膀胱肿瘤。在器官 oid 培养系统中，Kmt2c/d 缺失与其他致癌基因突变协同作用，促进肿瘤发生。这说明 Kmt2c/d 在尿路上皮中具有肿瘤抑制作用，其缺失会引发分子 “场效应”，使尿路上皮对致癌信号和环境刺激更加敏感。
- Kmt2c/d 缺失与治疗敏感性的关系：鉴于 Kmt2c/d 缺失的尿路上皮细胞对 EGF 刺激的反应增强，研究人员推测其可能对表皮生长因子受体（EGFR）信号通路存在依赖。实验结果证实，dKO 细胞对 EGFR 抑制剂 afatinib 和 gefitinib 更为敏感，体内实验也表明 afatinib 能显著抑制 dKO + Pten KO 肿瘤的生长。这为针对 Kmt2c/d 缺失的膀胱癌治疗提供了新的潜在靶点。
综上所述，该研究揭示了 Kmt2c/d 基因缺失在尿路上皮癌发生中的重要作用。Kmt2c/d 缺失会导致尿路上皮细胞分化受损、对致癌转化敏感，并通过改变染色质状态和 KMT2A–menin 的分布激活相关基因表达。同时，Kmt2c/d 缺失还使尿路上皮细胞对 EGFR 抑制剂产生敏感性，为膀胱癌的治疗提供了新的潜在靶点和治疗思路。这一研究成果对于深入理解膀胱癌的发病机制以及开发更有效的治疗策略具有重要意义，有望为膀胱癌患者带来新的希望。
