SFPQ-TFE3通过mTORC1双向调控诱导肾癌谱系可塑性的机制研究

本研究针对TFE3基因融合肾癌的谱系可塑性机制，通过构建新型SFPQ-TFE3转基因小鼠模型，首次证实该融合基因可驱动肾小管上皮细胞向PEComa表型转分化。研究发现SFPQ-TFE3通过上调V-ATPase表达激活mTORC1信号，进而形成正向反馈环路抑制PAX8/PAX2肾系转录因子表达。mTOR抑制剂可逆转这一过程，为临床治疗提供新策略。论文发表于《Nature Communications》。

在肾脏肿瘤研究领域，MiT/TFE基因家族易位引发的肿瘤一直存在令人困惑的现象：相同的TFE3基因融合既可导致上皮源性 translocation肾细胞癌(tRCC)，又能诱发间叶源性血管周上皮样细胞肿瘤(PEComa)。这种谱系可塑性背后的分子机制长期以来悬而未决，特别是SFPQ-TFE3作为PEComa中最常见的融合类型，却缺乏相应的动物模型来研究其致病机理。更值得注意的是，尽管mTORC1信号通路在多种肾癌中异常激活，但其与TFE3融合基因之间的调控关系以及其在肿瘤细胞命运决定中的作用仍不明确。

针对这一科学难题，约翰斯·霍普金斯大学的研究团队在《Nature Communications》上发表了突破性研究成果。研究人员综合运用条件性基因敲入小鼠模型、体外细胞系诱导表达系统、染色质免疫沉淀测序(ChIP-seq)和RNA测序等技术手段，同时分析了TCGA数据库中人源肿瘤样本数据。

研究团队首先成功构建了SFPQ-TFE3条件表达转基因小鼠(ST小鼠)。令人惊讶的是，在发育早期通过Ksp-Cadherin-Cre诱导表达SFPQ-TFE3会导致肾脏发育严重异常，小鼠在出生后20天内全部死亡。这些小鼠肾脏出现囊性变和结构紊乱，肾小管上皮细胞核TFE3表达显著，同时表达黑色素细胞标志物PMEL、MelanA和GPNMB。

为了规避发育缺陷问题，研究人员采用他莫昔芬诱导的Pax8-CreERT系统在成年小鼠肾脏中特异性表达SFPQ-TFE3。令人震惊的是，这种 postnatal诱导方式导致了高度浸润性上皮样肿瘤的形成，这些肿瘤在形态学和转录组学特征上都与人类PEComa高度相似。这些肿瘤细胞显示核TFE3强阳性，表达黑色素细胞/溶酶体标志物(PMEL、MelanA和Cathepsin K)，但完全缺失肾小管标志物(LTL、DBA)和细胞角蛋白表达。

机制研究表明，SFPQ-TFE3表达显著激活mTORC1信号通路。在STK和STP转基因小鼠肾脏肿瘤中，mTORC1底物磷酸化水平(p-p70S6K、p-4E-BP1和p-S6)显著升高。研究人员发现这种激活是通过上调V-ATPase复合体多个亚基的表达实现的，而非先前认为的RRAGC/D途径。实验证明，ATP6VOC siRNA或Bafilomycin A1处理能有效抑制mTORC1活性。

最引人注目的发现是SFPQ-TFE3表达足以诱导肾小管上皮细胞的谱系可塑性。在STP小鼠模型中，肿瘤细胞完全缺失PAX8和PAX2表达，这些关键肾系转录因子的下调伴随着其下游靶基因(GATA3、LHX1、WT1)的表达抑制。ChIP-seq分析显示SFPQ-TFE3直接结合于PAX8基因的调控区域，这些区域在肾元类器官中富含H3K27ac组蛋白修饰标记。

在人类细胞模型中也观察到类似现象。HK2肾小管上皮细胞中诱导表达SFPQ-TFE3可导致PAX8和PAX2蛋白表达显著下调，同时黑色素细胞标志物PMEL和GPNMB表达上调。这种表型转换在SFPQ-TFE3中最为显著，而在PRCC-TFE3中较弱，在野生型TFE3过表达中则未出现，解释了不同融合类型导致不同组织学表型的原因。

研究发现mTORC1抑制能逆转这一谱系转换过程。Torin1处理或RHEB siRNA都能剂量依赖性地恢复PAX8表达，同时下调SFPQ-TFE3融合蛋白水平。重要的是，这种调控发生在转录水平而非蛋白稳定性水平。mTORC1抑制还能恢复PAX8核定位，逆转上皮-间质转化样形态改变。

研究最终揭示了一个双向调控环路：SFPQ-TFE3通过上调V-ATPase表达激活mTORC1信号，而mTORC1活化又正反馈增强SFPQ-TFE3转录表达，这种自我强化环路驱动肾小管上皮细胞向PEComa表型转分化。

本研究的重要意义在于首次提供了PEComa上皮细胞起源的直接证据，揭示了TFE3融合癌蛋白驱动谱系可塑性的分子机制。研究发现不同TFE3融合伴侣(如SFPQ、PRCC)导致不同程度的肾系转录因子抑制，这解释了为何相同基因融合会产生不同组织学类型的肿瘤。研究还阐明了mTORC1信号在调控TFE3融合基因表达中的新功能，为临床使用mTOR激酶抑制剂治疗tRCC和PEComa提供了理论依据。这项研究不仅解决了领域内长期存在的科学问题，还为开发针对特定基因融合类型的精准治疗策略指明了方向。