MYCN将出生后细胞重编程至胚胎样转录状态并驱动肿瘤发生

《Biochemical and Biophysical Research Communications》：MYCN reprograms postnatal cells toward embryonic-like transcriptional states and drives tumorigenesis

　　

神经母细胞瘤的胚胎样特征通常被发育停滞模型解释，即神经嵴来源的祖细胞在完成正常的交感肾上腺分化失败后发生转化。此类特征是否在肿瘤发展期间被主动强加于出生后细胞仍不清楚。研究人员表明，在成年酪氨酸羟化酶（Tyrosine Hydroxylase，TH）阳性细胞中激活Mycn而非c-Myc可诱导肾上腺肿瘤，伴随分化程序受抑和胚胎细胞样特征获得。类似地，在成年肝细胞中，Mycn诱导胚胎转录程序并产生兼具肝细胞和导管特征的肿瘤，符合未成熟双潜能状态的获得。时间分辨染色质谱分析揭示，早期MYCN结合相对富集于含AP-1基序的远端调控区，与后续转录抑制相关，而后期结合在典型E-box启动子处富集更高，表明转录程序逐步重连。Mycn诱导的转录特征还可识别侵袭性人类神经母细胞瘤（包括无MYCN扩增的子集）以及预后不良的肝细胞癌子集。这些发现证明MYCN可主动将胚胎样转录程序强加于出生后细胞从而促进肿瘤发生。

研究背景与立项依据

神经母细胞瘤等儿童肿瘤的未成熟细胞特征长期被“发育停滞模型”解释，即转化发生于未完成正常分化的胚胎祖细胞；但该相似性并不能证明肿瘤必然源自停滞细胞，致癌事件也可能主动把已分化细胞重编程为胚胎样身份。MYC家族（c-MYC、MYCL、MYCN）作为碱性螺旋-环-螺旋亮氨酸拉链转录因子，异二聚化MAX并结合E-box调节转录，其中c-MYC是诱导多能干细胞（iPSC）原始重编程因子之一，MYCL可激活胰腺胰岛细胞胎儿样程序，但各同源基因在癌症中重编程能力差异未明。MYCN在高级别神经母细胞瘤中扩增且为主要驱动，但其研究多限于胚胎交感肾上腺细胞或胚胎期启动模型，难以判断它能否主动重编程出生后细胞。为此，研究人员在出生后小鼠组织中时序控制表达c-Myc与Mycn，直接比较两者重编程活性。

主要技术方法概述

研究人员构建四环素（Tet-off）/多西环素（Dox）诱导的Col1a1-TetO-c-Myc-HA、TetO-Mycn-HA及TetO-luciferase对照等位基因，经胚胎干细胞（ESC）靶向与囊胚注射获种系传递小鼠；肾上腺方向采用Th-CreERT2与Rosa26-loxP-stop-loxP-tTA组合，他莫昔芬于4或8周龄诱导TH谱系表达；肝脏方向用全身Dox诱导嵌合小鼠（出生至4周或4至8周）。样本来自小鼠肾上腺髓质原代细胞分选、原代肝细胞培养（4周龄）及宏观肿瘤mCherry⁺DAPI^-分选。组学端开展链特异性RNA-seq（Illumina NextSeq 550，86 bp双端）、HA标签MYCN染色质免疫沉淀测序（ChIP-seq，D3与D6）、DESeq2差异分析、clusterProfiler功能注释、ChEA3上游转录因子推断、IDR峰调用、deepTools信号归一，并将小鼠基因集正交映射至人类神经母细胞瘤队列GSE49711与TCGA-LIHC肝细胞癌队列，以k-means与singscore-Gaussian混合模型分型。

研究结果

出生后TH谱系MYCN诱导生成神经母细胞瘤样肿瘤

在4周龄TH谱系诱导c-Myc未产生肉眼肿瘤（n=3）；Mycn诱导则在4周龄11/15、8周龄3/6形成mCherry⁺肾上腺肿块。组织学上c-Myc组保留分化髓质形态与TH表达，Mycn组呈低分化、KI67⁺、TH下调、PHOX2B⁺、SOX11⁺，并见肺、肝、淋巴结、骨骼肌MYCN⁺播散灶。RNA-seq显示Mycn抑制嗜铬细胞基因（Chga、Th），上调bridge cell与sympathoblast程序，PCA按诱导后时间分离，GO富集于胚胎形态发生与神经元分化，证明MYCN把成年TH⁺细胞从嗜铬身份拉向胚胎交感肾上腺样状态。

MYCN在肝肿瘤发生中诱导胚胎样转录与双潜能分化特征

出生起诱导c-Myc与Mycn均生成肝细胞样+CK19⁺导管结构混合瘤；4周龄成熟肝细胞背景下c-Myc瘤以肝细胞样为主无导管分化，Mycn瘤仍保留CK19⁺导管组分。原代肝细胞时序RNA-seq中两者均下调Alb等成熟基因，但Mycn更强诱导Sall4、Lin28a等胚胎肝基因，与E10.0原肠管/肝原基特征相关性升高、E11.5肝细胞程序降低，表明Mycn在肝脏同样抑制成熟身份并激活更早期发育程序。

MYCN占据位点在胚胎转录程序激活中重分布

D3鉴定12,695个MYCN峰、D6为7,579个，早期广泛分布于基因间/内含子，后期向启动子集中。D6峰富E-box（MYC/MAX经典），D3峰富AP-1家族基序；AP-1 motif所在H3K27ac标记基因间区MYCN信号D3强、D6降，伴随Hmox1、Klf6等下调，而D3→D6上调基因启动子新现E-box。MYCN选择性诱导基因TSS附近富集MYCN占据，c-Myc偏好基因无此特征。结论：MYCN先借AP-1富集远端元件参与既有体细胞增强子景观瓦解与抑制，后转经典E-box启动子模式建立新程序，呈逐步重连。

Mycn诱导转录状态识别人类侵袭性肿瘤

GSE49711神经母细胞瘤按Mycn诱导/抑制基因k-means分signature-high（n=145）与low（n=353），high组富集INSS 4期，含40%无MYCN扩增但同样晚期，说明该转录态超越拷贝数。TCGA-LIHC中Mycn或c-Myc肝细胞签名单独高表达均预后差；按MYCN减c-Myc签名得分高斯混合分MYCN-dominant（n=55）、c-MYC-dominant（n=70）、low，MYCN-dominant总生存显著更差，c-MYC-dominant与low无异，表明MYC同源基因定性转录响应而非总量决定侵袭性。

讨论与结论翻译

研究人员发现MYCN是能主动重编程出生后细胞状态的致癌转录因子；出生后TH谱系限时Mycn表达生成丢失嗜铬特征、获bridge/sympathoblast程序的肾上腺瘤，肝脏中同理抑制肝细胞身份并诱导更早发育程序，c-Myc虽促增殖但重编程弱得多，说明非增殖次级效应。该结果不排斥神经母细胞瘤胎儿起源，但证明出生后TH谱系可被MYCN拉回胚胎样态。时间分辨染色质谱支持逐步模型：早期MYCN占AP-1远端区关联抑制，后期占E-box启动子建新网，类比iPSC重编程先扰体细胞增强子再立多能网。人类数据中MYCN签名捕捉无扩增的晚期神经母细胞瘤及肝细胞癌MYCN-dominant劣生存亚群。结论：MYCN通过拆分化转录程序、建胚胎样态促瘤，癌细胞未成熟貌不必仅反映发育起源，亦可被致癌转录因子主动强加。

论文发表于《Biochemical and Biophysical Research Communications》。