專訪汪洋：具有抑癌作用的“電影剪輯大師”

　　人類基因組中大約有25,000個基因，這個數字不大，甚至和小小的果蠅基因數目相同，那區別于其它動物的人類智能，還有“千人千面”的多種族多面孔，又是如何而來呢？科學家告訴我們其中的一個重要原因就在于人類基因組DNA序列能以不同的方式拼接在一起，創建各種信使RNA，從而產生了人類需要的許多不同蛋白質，這就像是一個“電影剪輯大師”，選擇性地將電影場景片段拼接在一起，創造出大片來。

　　 但是這個“電影剪輯大師”有時也會出現問題，一旦發生突變或缺失，對我們人體的健康就會產生重大的影響，比如引發諸如強制性肌營養不良，還有癌癥之類的疾病。

　　 近期來自大連醫科大學、美國北卡羅萊納大學的研究人員就發現了這樣一個關鍵的“剪輯大師”――RBM4， 與正常組織相比，癌組織（包括肺癌和乳腺癌）中的RBM4表達量明顯下降。也就是說RBM4需要保持合適的數量，保證基因被正確剪接，才能確保癌癥不會發生發展。這一研究成果公布在著名的癌癥研究期刊《Cancer Cell》雜志上。

　　 這篇文章的第一作者，以及共同通訊作者是來自大連醫科大學的“青年千人計劃”入選者汪洋教授，為了深入了解這項重要的研究成果，生物通特聯系了汪教授，就讀者感興趣的問題請教了他。

　　什么是選擇性剪接

　　 人類基因組測序完成后，科學家們發現人基因組所包含的基因數目遠少于以前的估計，大大低于細胞中蛋白質的數目，因此感到十分奇怪。此后經過多方面的探索，科學家們終于鎖定了幾種增加蛋白數量的方式，包括DNA重組、RNA編輯和選擇性剪接等，其中選擇性剪接是產生如此眾多蛋白質的主要機制。

　　 選擇性剪接( alternative splicing)是指從一個 mRNA 前體通過選擇不同的剪接位點組合產生不同的 mRNA 剪接變異體(variants) 的過程。科學家們曾通過大規模的EST 分析發現，在人類基因組中有 35%-59%的基因存在選擇性剪接，而這仍可能是一個明顯低估的數值。其中70%-88%的選擇性剪接產生改變了的蛋白質產物，大多數涉及功能的改變，如改變了蛋白質的氨基端或羧基端、或者增刪了某個功能區域等。

　　 不消說，這種作用機制的不同變化肯定就與細胞生理、發育調控以及疾病有關，如果人體中選擇性剪接出現異常，就會導致疾病的發生。比如之前曾發現的家族性孤立性生長激素缺乏II型遺傳病（IGHD II），這種疾病是一種由顯性遺傳病，主要特征是身材異常矮小，發病機理就是其關鍵基因GH-1選擇性剪接錯誤造成的。

　　選擇性剪接有可能為腫瘤治療提供一種嶄新的手段

　　 除了一些遺傳疾病，選擇性剪接與腫瘤發生發展也密切相關，這很好理解，因為許多基因的選擇性剪接與腫瘤相關聯，這些受影響的基因可歸類為介導細胞與細胞，細胞與基質之間相互作用的受體，激素，凋亡調節因子等。因此許多科學家們希望能通過解析選擇性剪接的發生機制及相應蛋白異構體(isoforms) 的功能，探討腫瘤的發病機制。

　　 汪教授解釋道，“超過90%以上的人類基因都發生RNA選擇性剪接，從而形成蛋白質的多樣性。RNA選擇性剪接在不同組織和發育階段都是受到嚴格調控的，而這一過程出現異常將會引發人類腫瘤的發生與發展。因此，目前異常選擇性剪接與腫瘤的研究也越來越受到科學家們的重視，除此之外，糾正選擇性剪接有可能為腫瘤治療提供一種嶄新的手段！”

　　關鍵剪接因子：RBM4

　　 2012年，汪教授等人在《Nature Structural & Molecular Biology》上發表文章，鑒定出來了一種能夠結合內含子剪接促進元件來調控剪接的剪接因子，這就是RBM4。

　　 “之后我們發現RBM4可以調控一個重要的凋亡基因Bcl-x，從而促進腫瘤細胞凋亡，進而抑制腫瘤進展，于是我們更進一步的研究了RBM4阻遏腫瘤發展的機制，及其在人類腫瘤組織中的表達情況，還有其與腫瘤患者預后的關系。”

　　 由此，汪教授等人證明了與正常組織相比，癌組織中的RBM4表達量明顯下降。尤其是在肺癌和乳腺癌患者中，RBM4含量更是急劇下滑。在這其中涉及了幾種關鍵的作用因子。首先研究人員發現當RBM4較低時，就產生更長形式的Bcl-x，其在促進腫瘤的發展和轉移過程中扮演重要角色。

　　 “我們發現RBM4能夠調控凋亡相關基因Bcl-x的選擇性剪接，進而增加促進細胞凋亡剪接體的生成，從而促進腫瘤細胞凋亡，抑制腫瘤發展。更為重要的是，我們通過高通量測序發現，RBM4還可以調控另外一個非常重要的癌性剪接因子SRSF1的表達水平，并進一步影響其對下游mTOR信號通路的激活，這樣可以通過另外一條途徑來抑制腫瘤發展”，汪教授說。

　　未來的腫瘤標志物

　　 這項研究表明RBM4如果正常表達，就能確保上述這些基因正確剪接，從而不給癌癥滋生的機會，換句話說，癌癥患者中的RBM4水平，實際上可以作為腫瘤標志物，預測患者的腫瘤患病情況。

　　 汪教授指出，“我們的研究發現RBM4在多種人類腫瘤組織中表達下調，其中包括肺癌，乳腺癌和胰腺癌等。接下來我們分析了腫瘤患者標本中的RBM4表達情況和腫瘤患者的生存率，從而發現腫瘤患者標本中的RBM4表達水平越高，腫瘤患者生存的時間就越長。因此，RBM4可以作為一個潛在的腫瘤標志物來預測腫瘤患者的生存率，但是，要想真正地應用在臨床上，我們尚需利用更多地臨床標本來進一步驗證。”

　　 而在這一研究方向上，目前國內外的科學家們已經開始認識到選擇性剪接異常在人類腫瘤中的重要作用，并逐步開始研究。“但相對來說，現在國外研究的相對多一些，在國內的研究還處于起步階段，但是我們有理由相信國內的研究會越來越多，國家的資助強度也會越來越大，”汪教授解釋說。

　　 這是汪教授研究組RNA選擇性剪接與腫瘤研究領域的又一重要成果，作為這一研究方向的前沿科學家，汪教授取得了不少重要成果，也曾在Nature Methods等多份一流期刊中發表研究成果，他對于科研也有自己的態度，他說，“作為一個科研工作者，一定要耐得住寂寞，不要朝三暮四，這樣才能一心做好科研，培養出更好的學生來，使我們的國內的科研水平趕超歐美。”

　　作者簡介：

　　汪洋，博士，大連醫科大學腫瘤干細胞研究院教授，博士生導師。

　　2007年畢業于中國協和醫科大學腫瘤研究所分子腫瘤學國家重點實驗室，獲得細胞生物學博士學位，在攻讀博士期間，師從我國著名腫瘤細胞生物學家詹啟敏院士，從事基因組不穩定性及細胞周期異常與腫瘤的研究，期間作為主要完成人分別獲得“全國高等學校科學研究優秀成果獎（科學技術）自然科學一等獎”，及“北京市科學技術二等獎”。同年赴美國北卡羅來納大學藥理系和Lineberger腫瘤中心進行博士后研究。在此期間，主要運用細胞生物學、分子生物學和系統生物學的方法從事RNA選擇性剪接與腫瘤的分子機制及應用研究。2010年，因為在科學研究上取得的重要研究突破而獲得“博士后杰出研究獎”，該獎項每年僅獎勵北卡羅來納大學的10個博士后研究員。2011年被美國北卡羅來納大學腫瘤中心提升為研究助理教授。2013年作為課題負責人獲得北卡羅來納大學研究委員會的經費支持，并于同年獲得北卡羅來納大學的“青年科學家發展獎”。2013年由國家海外高層次引進工作專項辦公室引進，入選國家中組部第五批“青年千人計劃”，并于同年入選第五批遼寧省“攀登學者”。2014獲得國家自然科學基金委優秀青年科學基金和面上基金資助。

　　近年來在RNA選擇性剪接與腫瘤領域的研究已經達到國際頂級水平，在Cancer Cell，Nature Methods, Nature Structure Molecular Biology, Journal of Clinical Investigation, Nature Communications, Molecular Therapy, Journal of Biological Chemistry等國際一流學術期刊發表多篇學術論文，總影響因子大于150。

　　研究方向

　　1、利用人工合成剪接因子調控腫瘤相關基因的選擇性剪接以期抑制腫瘤進展的研究

　　2、選擇性剪接因子在腫瘤發生發展中作用機制研究

　　3、人工合成特異性RNA內切酶治療相關遺傳性疾病的研究