《肝病学》：港大吴吕爱莲团队发现给肝癌细胞“解毒”的关键蛋白！
肝细胞癌（HCC）是一种侵袭性癌症，临床结果不佳，了解HCC的发生机制有助于改善治疗策略。
(资料图片)
由于易于靶向，细胞表面蛋白及其背后的信号通路，或许能为我们引向更有前景的道路。到目前为止，已经发现CD13、CD24、CD47、CD90、CD133和EpCAM等细胞表面蛋白通过触发特定细胞信号通路，参与HCC的发生。但是，这些蛋白质多多少少都有些不足，比如表达水平很低，或在肿瘤组织和正常组织间不具有表达特异性，或仅在少数患者细胞上有表达。
近日，香港大学的吴吕爱莲团队发表在《肝病学》期刊上的论文揭示，细胞表面蛋白LANCL1是肝细胞癌发生的关键因子，通过作用于其下游蛋白FAM49B，抑制细胞内活性氧自由基的形成，促进肿瘤生成。在体外实验中，靶向LANCL1的抗体可以抑制肿瘤细胞的增殖[1]。
论文首页截图
首先，基于癌症基因组图谱（TCGA）的数据，吴吕爱莲团队利用单细胞RNA测序（RNA-seq）等技术，发现有134个细胞膜相关基因在肝细胞癌（HCC）中表达上调。
结合定制的siRNA文库，以及肿瘤细胞成球实验（体外培养时肿瘤细胞聚集形成球状结构，可反映其增殖、分化能力），他们对这些基因进行功能相关筛选。最终，鉴定出与肿瘤细胞成球能力相关的特定编码蛋白，即LANCL1蛋白，作为潜力候选靶点。
随后，研究者们对LANCL1的跨膜结构进行描述，确定C端、N端分别在细胞膜内、外，其跨膜区域位于氨基酸序列的第100至150位之间。
找到LANCL1的方法
借助遗传学手法抑制或恢复LANCL1蛋白的表达，他们进一步验证LANCL1的身份。
结果显示，LANCL1表达受到抑制后，会导致人HCC细胞系（MHCC-97L和PLC/PRF/5）在体外培养时的成球能力下降，且细胞中干细胞特性相关基因编码的蛋白（CD24、Nanog、Oct4和Sox2）表达下调，表明HCC细胞自我更新、多向分化的干细胞特性减少。在异种移植瘤小鼠和HCC类器官实验中，抑制LANCL1的表达能够抑制肿瘤发生。恢复LANCL1的表达，可以逆转。
另外，抑制LANCL1表达还可以增加人HCC细胞系对化疗药物（顺铂和5-氟尿嘧啶）的敏感性，促进HCC细胞经化疗药物处理后凋亡。
这些研究结果指出，LANCL1在促进肿瘤发生方面发挥着重要作用。
LANCL1促进异种移植瘤小鼠肿瘤发生
那么，LANCL1是如何协助HCC启动的呢？
通过抑制或恢复LANCL1的表达，研究者们发现，LANCL1能够降低肿瘤细胞内的活性氧自由基水平。其中，LANCL1表达减少时，肿瘤细胞内的活性氧自由基水平升高，如果使用抗氧化剂处理则可以消除这一效果，并且有利于肿瘤的发生。
我们都知道，过多的活性氧自由基会对细胞的生物分子结构造成损害，引发细胞损伤甚至死亡。减少活性氧自由基水平，能够防止氧化应激的发生，这便是LANCL1为肿瘤发生“保驾护航”的方式。
由于LANCL1具有谷胱甘肽转移酶的活性，研究者们起初猜测，LANCL1通过与细胞内的活性氧自由基“清理员”——谷胱甘肽（GSH）结合，从而启动的下游通路。但通过破坏LANCL1与GSH的结合作用，他们发现事情并非如此，LANCL1抑制活性氧自由基水平、促进肿瘤发生的能力与GSH无关。
接下来，通过质谱分析，研究者们找到了肿瘤发生阶段，LANCL1真正的合作伙伴——FAM49B蛋白。
分析结果显示，FAM49B是LANCL1的下游结合蛋白。从机制上看，LANCL1通过阻断FAM49B与特异性E3泛素连接酶TRIM21的相互作用来稳定FAM49B，保护FAM49B免受泛素-蛋白酶体的降解。细胞内的FAM49B进而通过抑制小GTP结合蛋白Rac1的活化，来抑制NADPH氧化酶（NOX）产生活性氧自由基。
LANCL1-FAM49B信号通路对活性氧自由基水平的调节作用，不依赖于LANCL1的谷胱甘肽转移酶功能。
机制图
在体外培养时，使用靶向LANCL1的抗体（NBP1-81796，HPA034994，H00010314-A01）处理，可以显著抑制人HCC细胞系的成球能力。
不仅如此，基于香港大学-玛丽医院（HKU-QMH）队列中41名HCC患者、TCGA数据库中50名HCC患者，以及这项研究招募的98名HCC患者的数据，研究者们进行了一系列分析。结果发现，与邻近的健康肝脏组织相比，肿瘤组织中的LANCL1和FAM49B表达水平显著增加。
值得注意的是，LANCL1和FAM49B的高度共表达与患者肿瘤晚期分期以及更差的总生存率、无疾病生存率相关，但单独高表达LANCL1时并未观察到这种关联。这验证了刚才讲到的LANCL1促进HCC发生的机制，即通过保住FAM49B不被降解，来为肿瘤细胞减轻活性氧自由基的负担。
LANCL1与FAM49B表达情况，与患者的分期和预后相关
总体来说，吴吕爱莲团队揭示了肝细胞癌发生的新机制，并初步展现了LANCL1作为治疗靶点的潜力。研究者们表示，未来将进一步探索LANCL1对FAM49B的调控。
参考文献：
[1]Huang, Hongyang1,2; Tsui, Yu-Man1,2; Ho, Daniel Wai-Hung1,2; Chung, Clive Yik-Sham1,3; Sze, Karen Man-Fong1,2; Lee, Eva1,2; Cheung, Gary Cheuk-Hang1,2; Zhang, Vanilla Xin1,2; Wang, Xia1,2; Lyu, Xueying1,2; Ng, Irene Oi-Lin1,2. LANCL1, a cell surface protein, promotes liver tumor initiation through FAM49B-Rac1 axis to suppress oxidative stress. Hepatology ():10.1097/HEP.0000000000000523, August 7, 2023. | DOI: 10.1097/HEP.0000000000000523
