同源异流？肝细胞癌还是肝内胆管细胞癌由微环境决定

同源异流？肝细胞癌还是肝内胆管细胞癌由微环境决定
肝癌类型谁主宰？微环境笑而不语！
原发性肝脏肿瘤包括肝细胞癌（HCC）和肝内胆管细胞癌（ICC），两者的细胞形态、转移特性等截然不同，但是两者常有相同的风险因素（肝脏慢性炎症、肝硬化）。

研究发现肝细胞癌和胆管细胞癌都来源于肝细胞，那么相同风险因素、相同的细胞来源，为什么有的发展成肝细胞癌，有的发展成胆管细胞癌？
Marco Seehawer等认为肝脏微环境决定了肝脏肿瘤类型，他们研究发现水动力损伤的肝脏促进HCC的发生，而电刺激损伤的肝脏促进ICC的发生。

文章发表在2018年9月的《Nature》上，今天荷叶与大家分享下这篇有意思的文献。

（回复“181008”，可下载阅读此文献）
水动力转染导致HCC，电穿转染导致ICC
Marco Seehawer等通过转染Myc-NRas（pCAMIN）或Myc-Akt1（pCAMIA）建立小鼠肝肿瘤模型。

他们发现通过水动力转染法（HDTV，尾静脉数秒内快速注射高浓度质粒）能建立小鼠肝细胞癌；而在肝原位电穿转染（Epo）相同质粒则形成胆管细胞癌（图1）。

图1 水动力转染癌基因导致HCC（HNF4α+），电穿转染癌基因导致ICC（K19+）
水动力转染癌基因后在肝原位进行电穿刺激会发生什么？作者发现电穿部位进展为ICC，其余部位仍然发展成HCC（图2）。

这些结果进一步确认电穿的物理刺激导致ICC形成。

图2 水动力转染后在肝局部电穿导致局部ICC
电穿转染导致的ICC来源于肝细胞
是否水动力转染和电穿转染的细胞不一样导致形成的肿瘤类型不一样？作者利用系谱跟踪的方法回答这个问题。

利用Alb-Cre小鼠和ROSA(mT omato/mGFP)小鼠杂交，Alb+肝细胞中红色荧光mT omato基因被Cre酶剪切，从而使肝细胞表达mGFP。

在该小鼠背景下重复上述实验，发现无论是水动力转染导致的HCC还是电穿转染导致的ICC都表达绿色荧光，提示ICC亦来源于肝细胞。

图3 电穿导致的ICC来源于肝细胞
坏死性凋亡微环境促进ICC的发生
电穿与水动力对肝脏的作用到底有什么不同呢？作者首先比较两种物理方法形成肿瘤的DNA突变谱，发现没有明显区别。

对肿瘤微环境的研究发现，HDTV和Epo两种转染方法肝脏浸润的炎性细胞没有明显区别，但是肝脏表达的细胞因子或趋化因子存在显著差异（图4）。

这种差异很可能与细胞死亡的方式有关，研究发现，HDTV能导致肝细胞凋亡，而Epo导致肝细胞发生坏死性凋亡（图5，pRIPK3+、pMLKL+）。

图4 Epo和HDTV处理后肝脏表达细胞因子的差异
图5 HDTV致肝脏发生细胞凋亡，Epo致肝脏发生坏死性凋亡
以necrostatin-1抑制小鼠的坏死性凋亡后电穿转染癌基因则形成HCC；在肝细胞特异性敲除MLKL（阻断坏死性凋亡）的小鼠肝脏上进行电穿转染也只能形成HCC；总胆管结扎BDL模型常导致肝细胞发
生坏死性凋亡，而在BDL小鼠进行HDTV后发现肝脏中形成ICC（图6，7）。

这些结果提示肝细胞的坏死性凋亡在HCC/ICC决定中起关键作用。

图6 抑制坏死性凋亡促进HCC的形成
图7 加强坏死性凋亡促进ICC形成
物理刺激→表观遗传学改变→肝肿瘤？
水动力和电刺激如何决定肿瘤命运呢？作者推测可能是不同刺激对肝细胞的表观遗传学的影响不同。

研究发现HDTV和Epo影响多种
表观遗传学调控分子（图8）。

图8 Epo/HDTV对表观遗传学调控分子的影响
进而作者通过ATAC测序（一种表观遗传学研究的有力工具）和基因表达谱，筛选到Tbx3和Prdm5两个与肿瘤发生密切相关的转录因子。

HDTV建立的HCC上Tbx3高表达、Prdm5低表达，Epo刺激的建立的ICC正好与之相反Tbx3低表达、Prdm5高表达（图9）。

图9 筛选调控HCC/ICC的候选分子：Tbx3/Prdm5
进一步作者进行挽救验证实验，在HDTV建立肝肿瘤模型时过表达Prdm5、敲低Tbx3，发现这时HDTV诱导ICC形成（图10）。

ChIP测序筛选获得Tbx3的下游分子包括Tgfb2和Thbs1，Prdm5的下游分子包括Col3a和Ephb2。

图10 Tbx3/Prdm5挽救实验
图11 肿瘤微环境决定HCC/ICC命运示意图
汇总以上结果，可以概况为：水动力转染导致转化的肝细胞处于细胞凋亡微环境，这种条件下转化的肝细胞变成HCC；电穿转染使转化的肝细胞处于坏死性凋亡微环境，此时各种细胞因子截然不同，致使表观遗传学修饰也不同，最终形成ICC。

薄弱之处：①哪个或哪些细胞因子在肝细胞的转化中起关键作用？
②这些细胞因子到底来源于什么细胞？③通过怎样的信号通路表观遗传学修饰调控Tbx3/Prdm5的表达？有相似研究方向的同道们或许可以深入研究一下。

参考文献：
1.Necroptosis microenvironment directs lineage commitment in liver cancer. Seehawer M, et al. Nature. 2018 Sep 1
2. doi: 10.1038/s41586-018-0519-y.。