颠覆观念！复旦大学学者破解叶酸诱发肝癌之谜！

现在很多孕妇在怀孕甚至备孕期间都会补充叶酸，以避免胎儿患有神经缺陷类疾病。但是少为人知的是叶酸与癌症之间也存在着密切的联系。

叶酸作为膳食补充剂，与一碳代谢和甲硫氨酸代谢密切相关。在细胞的快速增殖过程中，叶酸是必需的物质之一。因此，在包括卵巢，结直肠癌，肾脏和乳腺癌在内的不同实体肿瘤中，均能观测到叶酸摄取的增加。

先前的临床证据表明，补充叶酸对癌症发展、促进或抑制肿瘤形成和进展具有双重作用。近年来，多种抑制叶酸代谢的药物包括甲氨蝶呤、雷替曲塞和依达曲沙已被批准用于癌症治疗，表明叶酸在癌症发展中起着重要作用。然而，潜在的机制仍有待揭示。

2022年6月22日，由复旦大学上海医学院雷群英、尹淼和王鲁领衔的研究团队在著名期刊Signal Transduction and Targeted Therapy（IF=38.104）在线发表题为“Dietary folate drives methionine metabolism to promote cancer development by stabilizing MAT IIA”的研究论文。

该研究发现了膳食叶酸促进肝癌发生发展的生物学机制。具体来说，补充过多叶酸会使得去泛素化蛋白（VCIP135）抑制甲硫氨酸腺苷转移酶2A（基因名称，MAT2A；蛋白质名称，MATIIα)的降解，间接加速了癌组织中的甲硫氨酸循环，促进肝细胞癌（HCC）的癌症进展。

（https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC9213445/）

叶酸促进HCC发展，同时增加MATIIα表达

为了探索叶酸如何在体内影响肝癌的进展，研究者分别用含有高水平叶酸（10×），标准水平叶酸（1×），及无叶酸（0×）的纯化高脂饲料（HFD）饲养二乙基亚硝胺DEN注射小鼠。

结果显示5个月后，高叶酸饮食显著促进HFD诱导的肝癌发展，显著增加了肝脏/体重的比率、肿瘤的总数和肝脏中最大肿瘤体积。

研究者发现，高叶酸饲养的小鼠（相对于无叶酸饲养的小鼠）MATIIα蛋白表达上调。

机制

研究者通过串联亲和纯化和质谱分析锁定MATIIα响应叶酸信号的潜在信号分子：去泛素化酶VCIP135。

研究者对内源性VCIP135进行免疫沉淀和免疫印迹，在沉淀中检测到MATIIα。表明VCIP135和MATIIα确实存在相互作用。他们还在免疫印迹实验中发现，VCIP135被敲除后MATIIα蛋白泛素化增强。

在该研究中，研究人员也观察到化疗药物甲氨蝶呤（MTX）【干扰一碳循环中二氢叶酸还原酶的产生】处理后的肝癌细胞系MATIIα蛋白的表达被抑制，而且在使用蛋白酶抑制剂（MG132）或补充过量叶酸处理后，MTX的抑制作用可以被缓解。

这些结果表明，去泛素化酶VCIP135响应叶酸信号，去泛素化并稳定MATIIα，驱动HCC细胞中甲硫氨酸及一碳代谢从而促进癌细胞增殖。

敲除小鼠肝脏的MAT2A可消除叶酸对HFD诱导HCC发生的促进作用

由于高叶酸促进HFD诱导的肝细胞癌高表达MATIIα蛋白。研究者构建肝脏特异性Mat2a基因敲除（LKO）小鼠模型，来研究MATIIα在HFD期间促进HCC发展的作用。

研究者观察到，与Mat2a野生型（WT）小鼠相比，Mat2a（LKO）小鼠中HFD诱导的HCC进展明显被抑制。

为了验证膳食叶酸促进的肝癌发展是否依赖于MATIIα。

（1）研究者对Mat2a（WT）小鼠与Mat2a（LKO）小鼠进行无叶酸（0×）或标准叶酸（1×）饲料饲养。结果显示，在标准叶酸饲养的Mat2a（WT）小鼠中，HFD诱导的HCC发生进展，但在Mat2a（LKO）小鼠中肿瘤相关指标没有明显变化。

（2）用标准叶酸（1×）或高叶酸（10×）饲养小鼠后，研究者发现高叶酸饲养显著增加HFD诱导的Mat2a（WT）小鼠HCC的进展，但在Mat2a（LKO）小鼠中肿瘤相关指标没有明显变化。

这些结果表明，肝脏中Mat2a的缺失可以抑制叶酸介导的HCC进展。

肝癌患者肿瘤组织中MATIIα及VCIP135表达增加

此外，RNA-seq分析显示，Mat2a缺失会导致参与细胞增殖和转移的基因失调。此外，功能测定表明，双重敲低MAT2A和/或VCIP135显著抑制癌细胞生长。更重要的是，当沉默MAT2A时，一碳代谢中的叶酸和其他中间代谢物，如SAM和SAH，在体内和体外显著降低。此外，该研究定义了HCC中VCIP135和MATIIα的表达水平与癌组织中一碳代谢物的富集与癌旁组织相比呈正相关。

研究者分析了MATIIα和VCIP135在肝癌病人组织中的表达分布情况，结果显示，在HCC患者肿瘤样本及其对应的癌旁组织中，MATIIα和VCIP135在肿瘤中表达水平更高，且高VCIP135表达水平与肝癌患者的不良预后显著相关。这些结果表明，MATIIα和VCIP135协同调控叶酸对肝癌进展的影响。

总之，该研究深入揭示叶酸促进肝癌进展的信号通路，可以为亚健康人群和表达高水平MATIIα的癌症患者量身定制叶酸补充指南提供参考。