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胰腺癌(Pancreatic Cancer)死亡率高,研究其发病机制迫在眉睫。研究人员针对胰腺癌全基因组关联信号 chr1p36.33 展开研究,发现 rs13303160 是功能性变异,KLHL17 可能影响胰腺癌风险。该研究为胰腺癌防治提供新方向。
在癌症的世界里,胰腺癌堪称一颗 “毒瘤”,它是美国癌症相关死亡的第三大主因,预计到 2030 年将跃居第二。胰腺癌中,胰腺导管腺癌(Pancreatic Ductal Adenocarcinoma,PDAC)占比超 90% 。尽管多年来其生存率有所提升,但检测、预防和治疗依旧困难重重。已知 2 型糖尿病(T2D)、胰腺炎、吸烟和肥胖等会增加 PDAC 风险,同时,罕见的高风险和常见的低效应大小的种系变异也与 PDAC 易感性相关。为了深入了解 PDAC 的发病机制,美国国立癌症研究所(National Cancer Institute)等机构的研究人员开展了相关研究,研究成果发表在《Nature Communications》上。这一研究对于揭示 PDAC 的发病机制,寻找潜在的治疗靶点意义重大。
研究人员主要运用了以下关键技术方法:首先,通过对多个胰腺癌队列(如 PanScan 系列、PanC4 以及英国生物银行(UK Biobank)数据)进行全基因组关联分析(GWAS)和荟萃分析,确定研究位点;接着,使用精细定位方法筛选候选功能变异;采用电泳迁移率变动分析(EMSA)和荧光素酶报告基因检测等实验手段,研究变异的功能;利用表达定量性状位点(eQTL)分析、染色质免疫沉淀(ChIP) - qPCR 等技术确定潜在靶基因及转录因子结合情况;借助蛋白质组学分析鉴定与关键蛋白相互作用的底物;通过细胞生长实验探究基因功能。
下面来看具体的研究结果:
- chr1p36.33 PDAC 风险位点的精细定位:研究人员对 PanScanI - III、PanC4 和 UK Biobank 的 GWAS 数据进行荟萃分析,rs13303010 仍是 chr1p36.33 位点最显著的单核苷酸多态性(SNP)。通过精细定位,确定了 7 个候选功能变异,且这些变异都位于胰腺基因调控元件的活跃区域。
- 候选功能变异的等位基因优先结合和基因调控活性评估:经 EMSA 检测,rs13303010、rs13303327 和 rs13303160 三个变异显示出等位基因优先结合。荧光素酶报告基因检测进一步表明,rs13303327 和 rs13303160 具有等位基因优先的基因调控活性。
- 确定等位基因优先结合的蛋白质:通过生物信息学预测和体外结合实验,发现 ELF2 和 JunB / JunD 分别可能是介导 rs13303327 和 rs13303160 等位基因优先效应的转录因子,ChIP - qPCR 实验在体内验证了 JunB 和 JunD 在 rs13303160 位点的等位基因优先结合。
- 确定 chr1p36.33 风险位点的潜在靶基因:eQTL 分析确定 KLHL17 和 NOC2L 为潜在靶基因,鉴于 KLHL17 与 GWAS 信号的共定位概率更高、转录组全关联研究(TWAS)结果有提示性且体外实验支持,研究人员将重点放在 KLHL17 上。
- KLHL17 在胰腺中的功能研究:KLHL17 是 Cullin3 - E3 泛素连接酶复合物成员,在胰腺癌细胞中,它能与 vimentin 和 nestin 等蛋白相互作用,可能促进它们的泛素化和降解。但在细胞生长实验中,无论是敲低还是过表达 KLHL17,都未对胰腺癌细胞的增殖产生显著影响。
- KLHL17 表达降低的功能后果探究:通过对 GTExv8 胰腺 RNA - seq 数据集进行生物信息学分析,发现低 KLHL17 表达与促炎途径相关,提示 KLHL17 可能通过调节炎症影响胰腺癌风险。
综合研究结果和讨论部分,该研究成功对 chr1p36.33 这一常见的 PDAC 风险位点进行了功能表征,确定了 rs13303160 是功能性 SNP,其作用通过 JunB 和 JunD 的等位基因优先结合介导。同时,研究表明 KLHL17 可能通过招募 vimentin 和 nestin 进行泛素化和降解,减轻细胞损伤和炎症,进而影响 PDAC 风险。虽然目前的体外模型在模拟体内环境方面存在局限,但这一研究为后续深入探究 KLHL17 在胰腺癌发生发展中的作用奠定了坚实基础,有望为胰腺癌的预防和治疗开辟新的道路。