在腫瘤發(fā)生過程中，轉(zhuǎn)錄因子的異常激活是驅(qū)動(dòng)惡性表型的重要機(jī)制。NKX2-1（甲狀腺轉(zhuǎn)錄因子1，TTF-1）是肺、甲狀腺和前腦發(fā)育的關(guān)鍵調(diào)控因子，在肺腺癌LUAD中呈高頻擴(kuò)增（21.8%），但其致癌機(jī)制及調(diào)控網(wǎng)絡(luò)尚未闡明。2025年4月，Molecular Cell雜志發(fā)表題為Amplified dosage of the NKX2-1 lineage transcription factor controls its oncogenic role in lung adenocarcinoma的研究論文，通過多組學(xué)和濕實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，系統(tǒng)揭示了NKX2-1在LUAD中的劑量依賴性致癌機(jī)制。
本文首先確定LUAD 中 NKX2-1 附近關(guān)鍵擴(kuò)增區(qū)域及 SE，并研究其對(duì) NKX2-1 的調(diào)控，然后探究 NKX2-1 對(duì)染色質(zhì)可及性、基因表達(dá)、細(xì)胞功能的影響，以及在不同劑量下的調(diào)控動(dòng)態(tài)，最后研究其在 EGFR TKI 治療中的作用，各部分層層遞進(jìn)，全面深入地揭示了 NKX2-1 在 LUAD 中的致癌機(jī)制。
為了明確肺腺癌（LUAD）關(guān)鍵的基因擴(kuò)增事件及其與NKX2-1的關(guān)系，研究團(tuán)隊(duì)分析1333例LUAD腫瘤/正常組織的全基因組拷貝數(shù)改變，進(jìn)行GISTIC分析，并結(jié)合ATAC-seq、ChIP-seq等技術(shù)。發(fā)現(xiàn)Chr14q13.3區(qū)域是LUAD最顯著的局灶性擴(kuò)增區(qū)域，該區(qū)域和NKX2-1共擴(kuò)增，且包含NKX2-1 SE，在多種細(xì)胞類型中具有可及性。Chr14q13.3區(qū)域的擴(kuò)增是LUAD的關(guān)鍵事件，NKX2-1 SE具有重要作用。
為了探究NKX2-1 SE如何調(diào)控NKX2-1的表達(dá)和調(diào)控，選取4種細(xì)胞系進(jìn)行多組學(xué)分析，包括Hi-C、ChIP-seq、RNA-seq 和 ATAC-seq，并采用熒光素酶報(bào)告基因?qū)嶒?yàn)、CRISPRi 和 CRISPRa 技術(shù)進(jìn)行驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn) NKX2-1 SE 與 NKX2-1 存在 3D 相互作用，包含 3 個(gè)活性增強(qiáng)子元件（E3 - 5、E6 和 E7），調(diào)節(jié) NKX2-1 SE 可影響 NKX2-1 表達(dá)。因此，NKX2-1 SE 通過特定增強(qiáng)子元件控制 NKX2-1 表達(dá)，在 NKX2-1 擴(kuò)增和致癌激活中起核心作用。
為了揭示NKX2-1 對(duì)譜系增強(qiáng)子可及性的調(diào)控及在肺泡分化中的作用，對(duì) NKX2-1 進(jìn)行 ChIP-seq 和 ATAC-seq 分析，通過 shRNA 敲低 NKX2-1，發(fā)現(xiàn)NKX2-1 廣泛結(jié)合基因組，敲低 NKX2-1 導(dǎo)致染色質(zhì)可及性改變，肺泡分化基因集下調(diào)，EMT 基因集上調(diào)，NKX2-1 表達(dá)定義了 LUAD 的轉(zhuǎn)錄組和表觀基因組。NKX2-1 通過重塑增強(qiáng)子可及性控制肺泡分化狀態(tài)。
為了進(jìn)一步深入研究NKX2-1 對(duì)譜系增強(qiáng)子可及性的調(diào)控方式，區(qū)分直接和間接調(diào)控作用。研究人員通過過表達(dá) NKX2-1，利用 degron-tagged NKX2-1 系統(tǒng)結(jié)合 ATAC-seq 和 TT-seq 技術(shù)。過表達(dá) NKX2-1 導(dǎo)致染色質(zhì)可及性和基因表達(dá)改變，確定了直接受 NKX2-1 調(diào)控的染色質(zhì)位點(diǎn)和靶基因，發(fā)現(xiàn) NKX2-1 對(duì)不同基因的調(diào)控存在差異。以上結(jié)果提示NKX2-1 直接且廣泛地控制染色質(zhì)可及性和靶基因轉(zhuǎn)錄。
在上文研究NKX2-1功能的基礎(chǔ)上，為了明確NKX2-1劑量變化對(duì)其調(diào)控作用的影響及相關(guān)動(dòng)態(tài)變化規(guī)律，使用不同啟動(dòng)子驅(qū)動(dòng)NKX2-1 表達(dá)，通過 shRNA 敲低 NKX2-1，進(jìn)行 ATAC-seq 和 RNA-seq 分析。過表達(dá)時(shí)，不同啟動(dòng)子驅(qū)動(dòng)的 NKX2-1 表達(dá)對(duì)染色質(zhì)和 RNA 水平的調(diào)控呈現(xiàn)線性和非線性動(dòng)態(tài)；敲低時(shí)呈現(xiàn)線性劑量依賴調(diào)控。
基于對(duì)NKX2-1 劑量調(diào)控的研究，進(jìn)一步探究其在 LUAD 細(xì)胞系中的依賴性及對(duì)細(xì)胞增殖的影響。NKX2-1 是 NKX2-1 陽性 LUAD 細(xì)胞系的依賴性基因，抑制 NKX2-1 導(dǎo)致細(xì)胞活力下降、增殖受阻和細(xì)胞周期改變。NKX2-1 在驅(qū)動(dòng) LUAD 細(xì)胞致癌增殖中起關(guān)鍵作用，且存在劑量依賴性。
結(jié)合前面關(guān)于NKX2-1 功能和依賴性的研究，探究其在 EGFR 突變的 LUAD 對(duì) EGFR TKI 反應(yīng)中的作用。分析 EGFR 突變與 NKX2-1 表達(dá)的關(guān)系，過表達(dá)和敲低 NKX2-1，進(jìn)行多種細(xì)胞實(shí)驗(yàn)和 RNA-seq 分析。EGFR 突變與 NKX2-1 表達(dá)相關(guān)，NKX2-1 過表達(dá)增加細(xì)胞對(duì) EGFR TKI 的耐受性，敲低則使細(xì)胞更敏感，且這種調(diào)控存在劑量依賴性。NKX2-1 表達(dá)可調(diào)節(jié) EGFR TKI 治療效果，對(duì) LUAD 的生存和治療具有重要意義。
與其他研究相比，本文更系統(tǒng)地研究了NKX2-1 從基因擴(kuò)增、轉(zhuǎn)錄調(diào)控到對(duì)細(xì)胞功能和治療反應(yīng)的全過程，揭示其致癌機(jī)制及劑量調(diào)控的復(fù)雜性。局限性是主要依賴細(xì)胞系研究，缺乏體內(nèi)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證；且主要基于批量基因組分析，無法精確研究細(xì)胞間異質(zhì)性。未來研究應(yīng)開展體內(nèi)和患者來源的類器官研究，利用單細(xì)胞技術(shù)深入剖析細(xì)胞間差異，進(jìn)一步明確NKX2-1 調(diào)控的關(guān)鍵基因和信號(hào)通路，為開發(fā)更有效的治療策略提供依據(jù)。
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