《细胞》子刊：神突变！大逆转！斯坦福科学家发现可强力抑癌的p53突变，可有效预防癌症发生 | 科学大发现

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p53基因的威名，肿瘤圈应该是无人不知无人不晓。

它几乎掌管着人类的「生杀大权」，从营养代谢、DNA的修复，到细胞的衰老、恶变和死亡都能看到它的身影，它是人体内抑制癌症发生的先锋。最新的研究显示，p53在发挥抑癌作用时影响着上千个其他基因表达的改变[1]，真正是牵一发而动全身。

就是这个基因，它在约50%的癌症患者体内突变了，是人体内突变频率最高的癌症相关基因（目前还没有「之一」）。对于那些没有出现p53基因突变的癌症患者，他们的这个基因的活性也处于抑制状态。然而，目前科学家对这种基因突变或者活性抑制还束手无策。

正因如此，p53基因突变在我们的观念中，早已与癌症的发生关联起来。不过近日斯坦福大学的研究人员的最新发现，将彻底颠覆我们这一观念。Laura Attardi教授团队在p53基因上发现了一组「神突变」，竟然表现出来超级强大的抑癌效果，可以让“癌中之王”——胰腺癌在易感小鼠上400天内的患癌率都能从40%降至0[2]！400天都是小鼠的半辈子了，能预防五年生存率只有8%的胰腺癌[3]，简直厉害了！Attardi教授团队的这一重要发现，发表在10月9日的《细胞》子刊《癌细胞》上。

论文通讯作者Laura Attardi教授

Attardi教授的团队一直在努力攻克p53究竟是如何抑癌的这个谜题。2011年，团队就发现p53蛋白两个转录激活功能域（TAD）中分别存在两组有趣的突变，她们把TAD1区的第25和第26个氨基酸分别换成谷氨酰胺和丝氨酸，把TAD2区的第53号和54号氨基酸换成谷氨酰胺和丝氨酸（下文为表述方便，简称TAD1区突变和TAD2区突变）。

小鼠p53基因两个TAD区突变的位置示意

如果TAD1和TAD2分别单独突变，她们观察到虽然影响了p53阻滞细胞周期、促凋亡等的作用，p53的抑癌效果依然没打折扣，这就奇怪了，竟然发现了影响其他功能却不影响抑癌效果的突变[4-5]。

但是研究人员发现，当上文所说的两个TAD突变一起存在时，p53就会完全失去抑癌功效，但TAD2区突变单独存在时则不会，这个区域是不是p53抑癌的核心区域呢？

于是研究人员利用胰腺癌易感小鼠模型[6]对比了TAD2区突变、p53野生型以及存在其他位点突变的5种小鼠的发病率。结果让人吃惊——只存在TAD2区突变的小鼠，在400天的随访期内无一患癌，存活率100%，而TAD2区未出现突变的小鼠患癌率已达40%。Attardi教授表示：“并不是说有这种突变的小鼠就永远不会患癌，但这一实验证明这种突变存在相当强的限制肿瘤生长能力。”[7]

不同基因型小鼠的患癌率对比，最上方或绿色线条即是患癌率为0的TAD2区突变组

其他4条不同颜色的线代表不同的没有TAD2区突变组

TAD2区突变如此厉害的原因何在呢？由于突变的位点是调控其他下游基因表达的区域，再结合之前的研究，研究人员对会受它影响的基因的表达水平进行了分析。她们发现与野生型p53基因相比，TAD2区突变可使许多基因的表达水平升高1.3倍以上，还会使另外103个基因进入超激活状态，而这103个基因似乎正是抑癌功能增强的原因所在。

进一步分析后，研究人员发现了16个表达水平变化与TAD2区突变密切相关的基因，其中已被发现与结直肠癌有关的非受体型蛋白酪氨酸磷酸酶14（Ptpn14）基因吸引了研究人员的注意[8]。此前有研究显示，Ptpn14可通过Hippo通路抑制胰腺癌发病过程中重要的致癌蛋白Yap[9-10]，因此研究人员认为TAD2区突变的p53→Ptpn14→Yap这条信号通路可能就是这种突变发挥强力抑癌作用的关键。

Ptpn14基因的表达水平在p53的TAD2区突变的激活下升高

这个结论是正确的吗？逐步验证就好了。在确定Ptpn14的确属于p53直接作用的基因后，研究人员向p53缺失的胰腺癌易感小鼠中导入了Ptpn14基因，发现即使没有p53调控，Ptpn14也可单独对细胞周期起到效果相近的阻断作用，从而对癌细胞的生长和增殖进行抑制。而敲除Ptpn14后，小鼠癌症细胞的增殖增幅与敲除p53时的效果相似，体现了Ptpn14在p53抑癌体系中的重要地位。

但是否真的有实际证据证明TAD2区突变的p53→Ptpn14→Yap这条的信号通路存在呢？研究人员对胰腺癌样本进行了免疫染色分析，发现在胰腺癌前必经的胰腺上皮不典型增生阶段的细胞中，Ptpn14基因表达水平显著升高，但一旦细胞开始向癌细胞阶段转化，Ptpn14的表达水平就急剧下降，与其抑癌的效果相符。

同时，Ptpn14在表达野生型p53基因的细胞中也出现明显降低，证明了Ptpn14对TAD2区突变的“忠贞”，此外，表达水平的改变也出现在了致癌蛋白Yap上，而且这样的现象可以在多种胃肠道癌症中被观察到。如果因突变出现了Ptpn14的表达水平升高，患者整体生存期还可改善，因此TAD2区突变的p53→Ptpn14→Yap通路的价值可能不限于胰腺癌治疗。

p53-Ptpn14-Yap通路对胰腺癌的作用

Attardi教授表示：“p53-Ptpn14-Yap通路应该是一种中心性的机制，p53基因影响着众多的抑癌过程，因此如果这种机制影响到Yap这一影响广泛的蛋白，可能对细胞行为产生广泛的影响，但如果说这是p53控制的唯一抑制胰腺癌机制也太草率，应当还有其他机制的参与。”

那么本次研究有着怎样的实际价值呢？

第一，相较此前被发现的p53过激活突变，TAD2区突变不仅可以抑癌，还不会对小鼠产生影响寿命[11]等副作用。因此如果开发一种模仿“超级抑癌突变”的药物，理论上可以达到同样的强力抑癌效果。

第二，在TAD2区突变的p53→Ptpn14→Yap通路中，p53失活，会导致Yap过度激活，促进癌症的生长，因此可以考虑利用Yap抑制剂治疗携带p53突变的癌症患者。这一块儿更大的优势是，现在已经有FDA已经批准的Yap活性抑制药物，或许从这个角度出发，我们可以更快的找到治疗p53失活的癌症患者。

Attardi教授的这一研究成果，不仅给我们解释了p53的抑癌分子机制，更是帮药物开发研究人员找到了非常好的抗癌靶点。由于p53基因突变分布如此之广泛，因此Attardi教授很有可能帮我们找到了传说中的癌症的「阿喀琉斯之踵」。

参考资料：

1.Andrysik Z, Galbraith M D, Guarnieri A L, et al. Identification of a core TP53 transcriptional program with highly distributed tumor suppressive activity[J]. Genome Research, 2017, 27(10): 1645-1657.

2.http://www.cell.com/cancer-cell/fulltext/S1535-6108(17)30411-7  

3.Siegel R L, Miller K D, Jemal A. Cancer statistics, 2016[J]. CA: a cancer journal for clinicians, 2016, 66(1): 7-30.

4.Brady C A, Jiang D, Mello S S, et al. Distinct p53 transcriptional programs dictate acute DNA-damage responses and tumor suppression[J]. Cell, 2011, 145(4): 571-583.

5.Jiang D, Brady C A, Johnson T M, et al. Full p53 transcriptional activation potential is dispensable for tumor suppression in diverse lineages[J]. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2011, 108(41): 17123-17128.

6.Hingorani S R, Petricoin E F, Maitra A, et al. Preinvasive and invasive ductal pancreatic cancer and its early detection in the mouse[J]. Cancer cell, 2003, 4(6): 437-450.

7.http://med.stanford.edu/news/all-news/2017/10/study-uncovers-mutation-that-supercharges-tumor-suppressor.html

8.Wang Z, Shen D, Parsons D W, et al. Mutational analysis of the tyrosine phosphatome in colorectal cancers[J]. Science, 2004, 304(5674): 1164-1166.

9.Kapoor A, Yao W, Ying H, et al. Yap1 activation enables bypass of oncogenic Kras addiction in pancreatic cancer[J]. Cell, 2014, 158(1): 185-197.

10.Wang W, Huang J, Wang X, et al. PTPN14 is required for the density-dependent control of YAP1[J]. Genes & development, 2012, 26(17): 1959-1971.

11.Van Nostrand J L, Brady C A, Jung H, et al. Inappropriate p53 activation during development induces features of CHARGE syndrome[J]. Nature, 2014, 514(7521): 228.