《細胞》子刊：神突變！大逆轉！斯坦福科學家發現可強力抑癌的p53突變，可有效預防癌症發生｜科學大發現

p53基因的威名，腫瘤圈應該是無人不知無人不曉。

它幾乎掌管著人類的「生殺大權」，從營養代謝、DNA的修復，到細胞的衰老、惡變和死亡都能看到它的身影，它是人體內抑制癌症發生的先鋒。最新的研究顯示，p53在發揮抑癌作用時影響著上千個其他基因表達的改變[1]，真正是牽一髮而動全身。

就是這個基因，它在約50%的癌症患者體內突變了，是人體內突變頻率最高的癌症相關基因（目前還沒有「之一」）。對於那些沒有出現p53基因突變的癌症患者，他們的這個基因的活性也處於抑制狀態。然而，目前科學家對這種基因突變或者活性抑制還束手無策。

正因如此，p53基因突變在我們的觀念中，早已與癌症的發生關聯起來。不過近日斯坦福大學的研究人員的最新發現，將徹底顛覆我們這一觀念。Laura Attardi教授團隊在p53基因上發現了一組「神突變」，竟然表現出來超級強大的抑癌效果，可以讓“癌中之王”——胰腺癌在易感小鼠上400天內的患癌率都能從40%降至0[2]！400天都是小鼠的半輩子了，能預防五年生存率只有8%的胰腺癌[3]，簡直厲害了！Attardi教授團隊的這一重要發現，發表在10月9日的《細胞》子刊《癌細胞》上。

論文通訊作者Laura Attardi教授

Attardi教授的團隊一直在努力攻克p53究竟是如何抑癌的這個謎題。2011年，團隊就發現p53蛋白兩個轉錄激活功能域（TAD）中分別存在兩組有趣的突變，她們把TAD1區的第25和第26個氨基酸分別換成谷氨醯胺和絲氨酸，把TAD2區的第53號和54號氨基酸換成谷氨醯胺和絲氨酸（下文為表述方便，簡稱TAD1區突變和TAD2區突變）。

小鼠p53基因兩個TAD區突變的位置示意

如果TAD1和TAD2分別單獨突變，她們觀察到雖然影響了p53阻滯細胞週期、促凋亡等的作用，p53的抑癌效果依然沒打折扣，這就奇怪了，竟然發現了影響其他功能卻不影響抑癌效果的突變[4-5]。

但是研究人員發現，當上文所說的兩個TAD突變一起存在時，p53就會完全失去抑癌功效，但TAD2區突變單獨存在時則不會，這個區域是不是p53抑癌的核心區域呢？

於是研究人員利用胰腺癌易感小鼠模型[6]對比了TAD2區突變、p53野生型以及存在其他位點突變的5種小鼠的發病率。結果讓人吃驚——只存在TAD2區突變的小鼠，在400天的隨訪期內無一患癌，存活率100%，而TAD2區未出現突變的小鼠患癌率已達40%。Attardi教授表示：“並不是說有這種突變的小鼠就永遠不會患癌，但這一實驗證明這種突變存在相當強的限制腫瘤生長能力。”[7]

不同基因型小鼠的患癌率對比，最上方或綠色線條即是患癌率為0的TAD2區突變組

其他4條不同顏色的線代表不同的沒有TAD2區突變組

TAD2區突變如此厲害的原因何在呢？由於突變的位點是調控其他下游基因表達的區域，再結合之前的研究，研究人員對會受它影響的基因的表達水平進行了分析。她們發現與野生型p53基因相比，TAD2區突變可使許多基因的表達水平升高1.3倍以上，還會使另外103個基因進入超激活狀態，而這103個基因似乎正是抑癌功能增強的原因所在。

進一步分析後，研究人員發現了16個表達水平變化與TAD2區突變密切相關的基因，其中已被發現與結直腸癌有關的非受體型蛋白酪氨酸磷酸酶14（Ptpn14）基因吸引了研究人員的注意[8]。此前有研究顯示，Ptpn14可通過Hippo通路抑制胰腺癌發病過程中重要的致癌蛋白Yap[9-10]，因此研究人員認為TAD2區突變的p53→Ptpn14→Yap這條信號通路可能就是這種突變發揮強力抑癌作用的關鍵。

Ptpn14基因的表達水平在p53的TAD2區突變的激活下升高

這個結論是正確的嗎？逐步驗證就好了。在確定Ptpn14的確屬於p53直接作用的基因後，研究人員向p53缺失的胰腺癌易感小鼠中導入了Ptpn14基因，發現即使沒有p53調控，Ptpn14也可單獨對細胞週期起到效果相近的阻斷作用，從而對癌細胞的生長和增殖進行抑制。而敲除Ptpn14後，小鼠癌症細胞的增殖增幅與敲除p53時的效果相似，體現了Ptpn14在p53抑癌體系中的重要地位。

但是否真的有實際證據證明TAD2區突變的p53→Ptpn14→Yap這條的信號通路存在呢？研究人員對胰腺癌樣本進行了免疫染色分析，發現在胰腺癌前必經的胰腺上皮不典型增生階段的細胞中，Ptpn14基因表達水平顯著升高，但一旦細胞開始向癌細胞階段轉化，Ptpn14的表達水平就急劇下降，與其抑癌的效果相符。

同時，Ptpn14在表達野生型p53基因的細胞中也出現明顯降低，證明了Ptpn14對TAD2區突變的“忠貞”，此外，表達水平的改變也出現在了致癌蛋白Yap上，而且這樣的現象可以在多種胃腸道癌症中被觀察到。如果因突變出現了Ptpn14的表達水平升高，患者整體生存期還可改善，因此TAD2區突變的p53→Ptpn14→Yap通路的價值可能不限於胰腺癌治療。

p53-Ptpn14-Yap通路對胰腺癌的作用

Attardi教授表示：“p53-Ptpn14-Yap通路應該是一種中心性的機制，p53基因影響著眾多的抑癌過程，因此如果這種機制影響到Yap這一影響廣泛的蛋白，可能對細胞行為產生廣泛的影響，但如果說這是p53控制的唯一抑制胰腺癌機制也太草率，應當還有其他機制的參與。”

那麼本次研究有著怎樣的實際價值呢？

第一，相較此前被發現的p53過激活突變，TAD2區突變不僅可以抑癌，還不會對小鼠產生影響壽命[11]等副作用。因此如果開發一種模仿“超級抑癌突變”的藥物，理論上可以達到同樣的強力抑癌效果。

第二，在TAD2區突變的p53→Ptpn14→Yap通路中，p53失活，會導致Yap過度激活，促進癌症的生長，因此可以考慮利用Yap抑制劑治療攜帶p53突變的癌症患者。這一塊兒更大的優勢是，現在已經有FDA已經批准的Yap活性抑制藥物，或許從這個角度出發，我們可以更快的找到治療p53失活的癌症患者。

Attardi教授的這一研究成果，不僅給我們解釋了p53的抑癌分子機制，更是幫藥物開發研究人員找到了非常好的抗癌靶點。由於p53基因突變分佈如此之廣泛，因此Attardi教授很有可能幫我們找到了傳說中的癌症的「阿喀琉斯之踵」。

參考資料：

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.