JC多瘤病毒（JCPyV）通过Wnt/β-catenin通路激活在儿童脑肿瘤发生中的作用机制研究

为解决JC多瘤病毒（JCPyV）是否参与儿童脑肿瘤发生的问题，研究人员开展了JCPyV在肿瘤中的分子状态及其对Wnt/β-catenin通路影响的研究。结果显示31/101例肿瘤中检测到JCPyV DNA，且病毒阳性组织中β-catenin、c-myc和cyclin D1显著过表达，表明JCPyV可能通过激活Wnt通路参与脑肿瘤发生，为病毒致癌机制提供了新证据。

　　

中枢神经系统（Central Nervous System, CNS）肿瘤是起源于脑或脊髓的高度异质性肿瘤，其病因至今尚未完全明确。世界卫生组织（WHO）根据组织学发现和分子生物标志物将其分为不同类型、亚型和不同等级（I-IV）。除遗传、环境和生活方式因素外，能够穿过血脑屏障的病毒感染也被怀疑可能参与肿瘤发生。特别是人类多瘤病毒（Human Polyomaviruses, HPyVs）家族中的JC多瘤病毒（JC polyomavirus, JCPyV），它不仅是进行性多灶性白质脑病（progressive multifocal leukoencephalopathy, PML）的病原体，其在脑癌中的潜在作用也一直存在争议。

JCPyV基因组包含三个功能域：早期和晚期编码区以及位于它们之间的非编码控制区（Non-Coding Control Region, NCCR）。早期区域编码大T抗原（Large T-antigen, LTAg）、小t抗原（small t antigen, stAg）和T'蛋白，这些蛋白参与病毒周期调控和细胞转化。晚期区域产生衣壳蛋白VP1、VP2、VP3，辅助Agnoprotein以及两种成熟microRNA（miRNA）——JC-miR-3p和JC-miR-5p，它们通过下调LTAg表达来控制病毒复制。NCCR包含复制起点（origin of replication, ORI）和转录控制序列，其结构的改变与病毒的神经嗜性和神经毒力特性相关。

JCPyV导致细胞转化和肿瘤发展的主要角色是LTAg。其N末端区域含有LXCXE和DnaJ结构域，用于结合并灭活视网膜母细胞瘤（Retinoblastoma, Rb）家族成员，而C末端区域含有p53结合域。研究表明，JCPyV LTAg还能与Wnt通路蛋白β-catenin相互作用，并共定位于细胞核中，从而增强β-catenin下游靶标（如c-myc和cyclin D1）的转录。这种干扰β-catenin信号通路的能力可能增强了病毒的致癌潜力。

尽管实验和临床证据都支持JCPyV在癌症中的作用，例如病毒能够在体外转化胶质细胞，并在动物模型中显示出高度致癌性，且病毒序列和/或蛋白表达已在多种胶质肿瘤中被报道，但其在脑癌中的确切致病作用仍未明确。由于该病毒在健康人群中也普遍存在，其在肿瘤组织中的检出是否具有因果关系，抑或仅是“过客”，仍需深入探究。

在此背景下，本研究旨在调查JCPyV在一系列儿童脑肿瘤中的存在和分子状态，并分析病毒阳性对Wnt通路关键分子表达的影响，以探讨JCPyV是否作为致癌或共癌因子参与胶质瘤的诱导和发展过程。该研究最终发表在《Journal of NeuroVirology》上。

本研究主要采用了以下关键技术方法：从101例儿科患者的福尔马林固定石蜡包埋（Formalin-Fixed Paraffin-Embedded, FFPE）脑肿瘤组织切片中提取总DNA和RNA（包括miRNA）；通过定量聚合酶链反应（qPCR）检测JCPyV LTAg区域DNA及其载量；通过PCR扩增并测序分析NCCR和VP1区域以确定基因型和序列变异；通过逆转录PCR（RT-PCR）分析LTAg和VP1的转录本表达；采用特异性TaqMan MicroRNA Assays检测病毒miRNA（jcv-miR-J1-5p）的表达；并通过RT-qPCR分析β-catenin、c-myc和cyclin D1基因的mRNA相对表达水平。

Detection of JCPyV DNA in brain tumor tissues

通过qPCR检测，在101例儿童脑肿瘤组织中发现31例（30.7%）存在JCPyV DNA，平均病毒载量为3.2拷贝/细胞。其中，高级别肿瘤中的病毒检出率（67.7%）较高，但其病毒载量与低级别肿瘤相比无显著差异。

Analysis of JCPyV NCCR and VP1 structure

对JCPyV阳性样本的NCCR进行扩增和测序，结果显示所有样本均为原型（archetype）结构，未发现与疾病相关的重排形式（如Mad-1或Mad-4）。VP1区域序列与参考株高度同源，基因分型显示54.8%为欧洲基因型1A，45.2%为1B。

Expression of transcripts from LTAg and VP1 genes

转录分析表明，所有JCPyV DNA阳性样本均表达LTAg基因，但仅有26例（83.9%）同时检测到VP1基因的表达。这表明有5例病毒阳性肿瘤中仅早期基因表达，而晚期基因转录受阻。

Viral MiRNAs detection

病毒miRNA jcv-miR-J1-5p在26例（83.9%）JCPyV阳性样本中被检出，且与VP1表达模式完全一致——即所有VP1阳性样本均表达miRNA，而5个仅表达LTAg的样本中未检测到miRNA。这表明在部分肿瘤中，病毒复制晚期阶段可能被抑制。

Relative expression of Wnt target genes

对Wnt通路关键基因的mRNA表达分析显示，与JCPyV阴性组织相比，病毒阳性组织中β-catenin、c-myc和cyclin D1均显著过表达（p<0.05）。这表明JCPyV感染可能与Wnt/β-catenin信号通路的激活密切相关。

本研究得出结论：JCPyV在儿童脑肿瘤中存在较高检出率（30.7%），且所有阳性样本中的病毒均保持原型NCCR结构，并未出现与致癌性直接相关的重排形式。值得注意的是，在部分肿瘤（5例）中仅检测到早期基因LTAg的表达，而晚期基因VP1及病毒miRNA表达缺失，提示病毒复制可能被抑制，这种模式与Merkel细胞多瘤病毒（MCPyV）相关癌变中的现象相似，可能有助于JCPyV介导的致癌过程。

更重要的是，本研究首次在JCPyV阳性的人脑肿瘤组织中系统证实了Wnt/β-catenin信号通路关键组分（β-catenin、c-myc和cyclin D1）的mRNA水平显著上调。结合既往研究，JCPyV LTAg可通过与β-catenin相互作用，稳定其蛋白水平、促进其核转位，进而激活下游致癌基因（如c-myc和cyclin D1）的转录，最终驱动细胞异常增殖和肿瘤发生。

尽管JCPyV感染与脑肿瘤之间的因果关系尚未最终确立，且病毒在健康脑组织中亦有发现，但本研究提供了分子层面的新证据：不仅证实了病毒在肿瘤组织中的存在和转录活性，更重要的是揭示了其与致癌性Wnt通路激活的显著关联。因此，JCPyV很可能作为共致癌因子（co-carcinogenic factor），在脑肿瘤的发生和发展过程中发挥推动作用。

该研究为JCPyV参与脑肿瘤发病机制的假说提供了有力支持，并为后续深入研究JCPyV LTAg与β-catenin在肿瘤中的相互作用机制奠定了基础。未来利用体外模型进一步阐明该病毒调控Wnt通路的具体分子机制，将有助于确认JCPyV在脑癌中的真正作用，并为相关肿瘤的预防和靶向治疗提供新的思路。