SMYD2通过表观遗传激活BMP4/SMAD1/5/8/ID3轴增强肝癌干细胞特性并驱动索拉非尼耐药

本研究针对肝细胞癌（HCC）索拉非尼耐药难题，揭示了表观调控因子SMYD2通过维持BMP4启动子区H3K4me1和H3K36me2修饰激活BMP4/SMAD1/5/8/ID3信号轴，促进肝癌干细胞（CSCs）特性及耐药的关键机制。研究人员通过建立耐药细胞模型和动物实验，结合RNA-seq和ChIP技术，证实靶向SMYD2可显著逆转耐药性，为临床克服HCC耐药提供了新靶点和治疗策略。

　　

肝癌是全球癌症相关死亡的第二大原因，而索拉非尼作为晚期肝癌的一线靶向药物，其临床疗效常因耐药性受限，患者中位生存期仅延长2.3-3个月。耐药复发背后的关键机制与肝癌干细胞（CSCs）的富集密切相关，但表观遗传调控在此过程中的作用尚未阐明。浙江大学医学院附属医院的研究团队发现，甲基转移酶SMYD2在耐药肝癌中异常高表达，通过表观遗传机制激活BMP4信号通路，最终驱动干细胞特性和耐药表型。这项突破性研究发表于《Neoplasia》，为破解肝癌耐药困境提供了全新视角。

研究团队综合运用了多种关键技术：建立索拉非尼耐药细胞系和裸鼠移植瘤模型，通过RNA测序（RNA-seq）筛选SMYD2下游靶基因，染色质免疫沉淀（ChIP）技术解析组蛋白修饰机制，并利用TCGA数据库验证临床相关性。此外，通过功能回复实验（如BMP4重组蛋白补充和ID3过表达）明确信号轴层级关系。

【SMYD2在耐药肿瘤和细胞中异常上调】
通过体内外耐药模型发现，SMYD2在耐药组表达量较亲本细胞提升3倍以上，且其核质共定位特征与干细胞特性增强相关。动物实验显示，SMYD2高表达组肿瘤体积较对照组增加2.5倍（p<0.001），并伴随肝肺转移灶增多。

【SMYD2是HCC耐药的必需因子】
基因敲除使耐药细胞IC₅₀值下降67%，而回补野生型SMYD2可恢复耐药性。小分子抑制剂AZ505处理显著增加凋亡率（Annexin V⁺细胞占比从12%升至41%），证实SMYD2活性与耐药性正相关。

【转录组分析揭示SMYD2调控干细胞多能性通路】
RNA-seq筛选出1067个差异基因，GSEA分析显示"干细胞多能性调控"通路最显著富集（FDR<0.01）。关键基因BMP4表达与SMYD2呈强正相关（r=0.82, p=1.2×10^-15）。

【BMP4作为SMYD2下游靶点的机制解析】
ChIP-seq证实SMYD2直接结合BMP4启动子区Site2位点，维持H3K4me1/H3K36me2修饰水平。酶活性突变体（Y240F）丧失修饰能力，导致BMP4表达下调58%（p<0.01）。

【SMYD2-BMP4轴通过R-SMADs/ID3维持干细胞特性】
耐药细胞中磷酸化SMAD1/5/8水平升高3.2倍，ID3表达增加4.5倍。BMP4敲除使肿瘤球形成率降低72%，而ID3过表达可部分逆转此效应（恢复至对照组的81%）。

【临床意义验证】
TCGA数据分析显示，SMYD2^high/BMP4^high共表达患者5年生存率仅21.3%，显著低于单阳性组（45.7%）和双阴性组（68.9%）（p<0.001）。

这项研究首次阐明SMYD2-BMP4-ID3轴在肝癌耐药中的核心作用，其创新性体现在三方面：发现SMYD2新型表观调控靶点BMP4，揭示H3K4me1/H3K36me2共修饰的转录激活机制，提出"表观遗传-干细胞特性-耐药性"的级联调控模型。临床前实验证实，靶向SMYD2可使耐药肿瘤对索拉非尼敏感性恢复至亲本细胞水平，为联合治疗方案设计提供了理论依据。鉴于SMYD2抑制剂已进入临床研发阶段，本研究具有快速转化的潜力，或将改变晚期肝癌的治疗格局。