據世界衛生組織國際癌症研究署(IARC)發布的2020年全球癌症負擔數據，食管癌是世界年新增人數第8，年死亡人數第6的惡性腫瘤。而且，食管癌在中國尤為突出，全球每年新增和死亡的食管癌，均有超過一半在中國。

在我國，絕大部分(90%)食管癌患者屬於食管鱗狀細胞癌(ESCC)，而患者在診斷時往往已處於晚期，5年生存率僅為20%左右。因此，發現食管鱗狀細胞癌的治療新靶點並開發相應治療藥物顯得尤為迫切。

近日，浙江大學醫學院閔軍霞教授/王福俤教授團隊在國際著名學術期刊 Research 上發表了題為：Targeting the LSD1-G9a-ER Stress Pathway as a Novel Therapeutic Strategy for Esophageal Squamous Cell Carcinoma 的研究長文。

該研究發現，同時抑製組蛋白去甲基化酶 LSD1 和組蛋白甲基轉移酶 G9a 能夠顯著協同抑製食管鱗狀細胞癌(ESCC)，而靶向內質網應激(ER-stress)通路能夠進一步增強對食管鱗狀細胞癌的抑製效果。

這些發現為靶向 LSD1、G9a 和 ER-stress 來治療食管鱗狀細胞癌的臨床轉化研究提供了新策略。

該研究通過運用不同類型腫瘤細胞係對39種表觀遺傳小分子藥物庫進行功能篩選，發現 LSD1 的抑製劑 SP2509 及 G9a 的抑製劑 BIX01294 顯著抑製多種腫瘤細胞生長。

進一步功能驗證研究發現：同時抑製組蛋白去甲基化酶 LSD1 和組蛋白甲基轉移酶 G9a 顯著協同抑製食管鱗狀細胞癌(ESCC)生長活力及克隆形成能力(CI50<1：協同致死效應)，但對肝癌(HepG2、Huh-7)、胃癌(AGS)、急性T細胞白血病(Jukat-1)、肺癌(A549)、人纖維肉瘤(HT1080)等其它類型腫瘤細胞係並無明顯影響。

為了進一步確認 ESCC 的生存活力依賴於 LSD1 和 G9a，研究團隊通過四環素誘導的 shRNA 基因敲降實驗發現：shLSD1 及 shG9a 能夠顯著抑製 ESCC 細胞活力和人源食管鱗癌腫瘤細胞的小鼠移植瘤生長，提示同時靶向抑製 LSD1 和 G9a 可成為食管癌治療新策略。

進一步食管鱗癌荷瘤小鼠結果證實：聯合 LSD1 和 G9a 的小分子抑製劑能夠通過抑製 ESCC 增殖及促進其凋亡顯著抑製小鼠 ESCC 腫瘤生長，該成果為臨床轉化提供重要依據。

LSD1(Lysine specific demethylase 1)是第一個被發現的組蛋白去甲基化酶，依賴黃素腺嘌呤二核苷酸(FAD)特異性脫去組蛋白H3第4位賴氨酸(H3K4)和第9位賴氨酸(H3K9)上的單甲基和二甲基。既可以與 CoREST 或 NuRD 互作發揮轉錄抑製作用，也能與雄激素受體(AR)互作發揮轉錄激活功能。

G9a 做為組蛋白甲基轉移酶，主要催化組蛋白H3第9位賴氨酸(H3K9)的單甲基化、二甲基化，在轉錄、信號轉導、細胞增殖和分化中發揮重要作用。盡管已有文獻報道 LSD1 或 G9a 在食管癌發生發展中可能發揮重要作用，但兩者是否存在協同效應及其分子機製尚待深入研究。

為了探究 LSD1 和 G9a 與食管癌患者的臨床相關性，研究者通過 TCGA 數據庫分析發現食管癌組織中 LSD1 及 G9a 基因在轉錄組水平均顯著高於正常組織;隨後，通過114例中國食管鱗癌患者的組織芯片的免疫組化結果分析發現：

1)食管鱗癌組織中 LSD1 及 G9a 蛋白表達水平明顯高於正常對照組織;

2)LSD1 與患者年齡及原發腫瘤分期(T stage)顯著相關;

3)G9a 與患者的腫瘤分級(grade)及增殖指數(Ki67)顯著相關;

4)LSD1 和 G9a 同時高表達的食管鱗癌患者的總生存期最短。

功能研究顯示 ESCC 中同時過表達 LSD1 和 G9a 顯著促進 ESCC 細胞生長。這些臨床及體外研究均提示 LSD1 和 G9a 是食管鱗癌治療潛在新靶點。

為了探索機製，通過轉錄組測序整合分析及功能驗證研究發現：抑製 LSD1 和 G9a 主要通過誘導細胞周期阻滯和細胞凋亡促進食管鱗癌細胞死亡;同時，顯著下調內質網應激(ER-stress)相關基因的表達，如 PERK、ATF4、Chop、eIF2a、ATF6、IRE1a。

此外，研究者發現靶向 ER-stress 不僅使 ESCC 對單獨的 LSD1 或 G9a 抑製劑更加敏感，而且顯著促進同時抑製 LSD1 和 G9a 的食管鱗癌細胞的死亡並進一步抑製小鼠 ESCC 腫瘤生長，這些結果為靶向 LSD1、G9a 和 ER-stress 治療食管鱗癌的臨床轉化研究提供了新策略。

成果總結：

1)通過表觀遺傳分子庫篩選、功能驗證，揭示 LSD1 和 G9a 在食管鱗癌發生發展中具有重要作用。

2)食管癌患者組織芯片及 TCGA 臨床數據庫分析，表明 LSD1 和 G9a 表達與食管鱗癌患者的疾病進展及總生存期顯著相關。

3)通過轉錄組分析及體內、體外功能及機製研究，揭示靶向 LSD1、G9a 和 ER-Stress 三種治療策略疊加可顯著抑製 ESCC 細胞生長及成瘤能力，起到良好的腫瘤治療作用。

4)本成果為食管鱗癌治療提供了潛在新靶點及治療嶄新策略，具有重要的臨床轉化意義。

論文第一作者為博士研究生王紅曉;通訊作者為閔軍霞教授和王福俤教授。博士研究生宋秭君、謝恩軍和湯碧瑤為參與作者。浙江大學醫學院/轉化醫學研究院/公共衛生學院，附屬第一醫院和附屬第四醫院為作者貢獻單位。論文成果得到國家自然科學基金委及國家科技部項目資助。

原始出處：

Hongxiao Wang， et al. Targeting the LSD1-G9a-ER Stress Pathway as a Novel Therapeutic Strategy for Esophageal Squamous Cell Carcinoma. Research， 2022.