STAT3介导的染色质空间构象协同调控基因表达促进肝细胞癌进展的机制研究

这篇研究揭示了磷酸化STAT3（p-STAT3）通过形成频繁互作区域（FIREs）重塑三维（3D）染色质构象，驱动肝细胞癌（HCC）侵袭表型的关键机制。研究者整合染色质免疫沉淀测序（ChIP-seq）、高通量染色体构象捕获（Hi-C）等多组学技术，发现持续激活的p-STAT3通过增强子热点形成稳定的拓扑关联域（TADs），即使STAT3抑制剂处理后仍维持促癌基因表达，为克服HCC耐药提供了新的表观遗传干预靶点。

　　

STAT3激活在基因组水平影响HCC进展
单细胞RNA测序（scRNA-seq）分析显示，STAT3在HCC患者的肝细胞和成纤维细胞中特异性高表达。比较Hep3B（低p-STAT3）和Huh7（高p-STAT3）细胞系发现，持续STAT3激活显著增强细胞增殖、迁移和侵袭能力。ChIP-seq揭示81.6%的p-STAT3结合峰位于基因间区和内含子区，提示其通过远程调控影响基因表达。免疫荧光证实p-STAT3主要定位于细胞核，在Tyr705位点发生特征性磷酸化。

STAT3结合增强子热点重塑染色质互作网络
H3K27ac标记的活性增强子区域与p-STAT3结合位点高度重叠。在Huh7细胞中鉴定出5,502个增强子热点，其中15.8%与p-STAT3共定位。HiChIP技术显示这些p-STAT3相关热点形成更强的染色质环（loop），50.5%的环互作强度在STAT3激活状态下显著提升。值得注意的是，19.5%的环直接连接基因启动子，27.4%连接基因体，导致下游基因表达协同上调。这些频繁互作区域被定义为FIREs，构成稳定的染色质功能单元。

三维基因组拓扑结构动态重组
Hi-C分析揭示STAT3激活导致拓扑关联域（TADs）大规模重组，仅7.9%的TADs保持稳定。CTCF和黏连蛋白（SMC1/SMC3）在TAD边界富集，维持结构隔离。p-STAT3相关FIREs诱导四种TAD改变模式：合并（Merged）、分裂（Splits）、强度变化（Strength-changed）和复杂重构（Complex）。二维互作矩阵显示FIREs区域出现显著的交互频率变化，证实STAT3通过局部互作影响全局染色质架构。

FIREs内基因协同调控促癌表型
在357个p-STAT3相关FIREs中鉴定出2,080个基因，其表达在HCC组织和Huh7细胞中显著上调。这些基因呈现高度正相关（78%）的表达模式，而FIREs边界CTCF结合阻止相邻基因协同调控。功能分析显示FIREs富集血管细胞黏附分子1（VCAM1）、整合素α5（ITGA5）等侵袭相关基因，与微血管侵犯（MVI）临床特征相关。体外实验证实Huh7细胞具有更强的管腔形成和球体侵袭能力，与TCGA-LIHC队列中STAT3高表达患者的不良预后一致。

染色质构象维持治疗耐药性
尽管索拉非尼处理使18.8%的IL6响应区和39.9%的非响应区p-STAT3结合消失，但40%的结合位点保持稳定。1,589个FIREs相关基因在抑制剂处理后仍持续表达，涉及免疫应答和细胞黏附通路。scRNA-seq发现肿瘤微环境中髓系细胞高表达IL6，通过旁分泌激活肝细胞IL6R-STAT3轴。CTCF敲除实验表明，联合靶向染色质构象调节因子和STAT3可协同抑制FIREs内基因表达，为克服耐药提供新策略。

该研究首次阐明STAT3通过三维基因组重构驱动HCC进展的分子框架，揭示染色质构象记忆是导致靶向治疗失败的关键因素。靶向CTCF介导的染色质绝缘机制或可增强现有STAT3抑制剂的疗效，为开发表观遗传联合疗法奠定理论基础。