​何厚胜/卫功宏/任善成课题组合作发现 SNP 调控前列腺癌的新机制

既往众多的大规全基因组关联研究（GWAS）在人类基因组上发现了 269 个与前列腺癌发病风险密切相关的风险区域，其中包含了大量单核苷酸多态性 (SNP) 位点，但是其中约 98% 的 SNP 位点位于基因组上的非编码区。

这些非编码区的位点与前列腺癌之间究竟仅仅是统计学上的关联，还是发挥了某种生物学作用，从而如何影响前列腺癌的发生发展，既往研究所知甚少，对其机制也不明朗。

深入了解这些 SNP 位点与前列腺癌进展之间的关系，不但有利于深入理解 SNP 位点的作用，而且是将 SNP 位点从发现到临床转化应用的关键步骤。

3 月 19 日，来自上海长海医院泌尿外科的任善成教授，复旦大学基础医学院与附属肿瘤医院的卫功宏教授（曾任职芬兰奥卢大学）以及加拿大多伦多大学的何厚胜教授团队合作在 Nature Communications 期刊上发表文章 CRISPRi screens reveal a DNA methylation-mediated 3D genome dependent causal mechanism in prostate cancer.

该团队之前的一系列研究确定了大部分位前列腺癌相关的风险 SNP 富集于基因组上的非编码的顺式调控元件（risk-associated cis-regulatory elements, rCREs）区域。

本文通过 CRISPRi 筛选的方式，在前列腺癌细胞系当中研究了 260 个 rCRE 区域的功能，发现不同的 rCRE 在不同细胞系当中有不同的作用，而这些不同的作用可能是由于受到了基因组上的表观遗传修饰影响。

作者进一步针对前列腺癌 8q24.21 风险区域中包含 rs11986220 的 rCRE 进行了深入研究。这一区域在前列腺癌中紧邻癌基因 MYC 及 PVT1。但是既往研究都没有找到该 8q24.21 风险区域中 SNP 基因型与 MYC 表达之间的关联。研究者发现 MYC 基因启动子上游 10.4kb（-10kb）和 2.2kb（-2kb）的区域有两个 CTCF 的转录结合位点。

既往报道显示 CTCF 对染色质的高级结构具有重要调节作用。在前列腺癌中，MYC 上游 - 10kb 区域的甲基化会促进 MYC 表达，而 - 2kb 区域的甲基化则会抑制 MYC 表达。而正是由于 V16A 细胞和 22RV1 细胞当中 MYC 的 - 10kb 区域基因组甲基化的改变，影响了 CTCF 的转录结合，从而影响了 rs11986220 位点对 MYC 表达的远端调控作用，使得同一个 SNP 位点在不同的细胞当中产生了不同的影响。

作者发现该区域的甲基化水平也同样调控 PVT1 的表达量。作者进一步在前列腺癌临床样本中验证了这一结果，根据患者 - 10kb 区域甲基化水平分为高和低两组，结果发现仅在高甲基化水平组当中，rs11986220 与 MYC 和 PVT1 表达量呈现相关性，而在低甲基化组则无此相关性。

此项研究加深了人们对前列腺癌中 SNP 的作用及机制的认识，首次发现了在前列腺癌中影响 MYC 表达量的 SNP 位点及其复杂的生物学机制，揭示了 SNP 位点如何影响转录因子与基因组的结合，并且这种结合会受到 DNA 甲基化所调控的 3D 基因组的结构，揭示了基因组表观遗传学的改变与基因组 SNP 位点功能协同交互影响前列腺癌进展。

文章通讯作者为长海医院泌尿外科任善成教授，复旦大学卫功宏教授以及加拿大多伦多大学何厚胜教授。

参考文献：

Ahmed, M., Soares, F., Xia, JH. et al. CRISPRi screens reveal a DNA methylation-mediated 3D genome dependent causal mechanism in prostate cancer. Nat Commun 12, 1781 (2021). https://doi.org/10.1038/s41467-021-21867-0