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轉譯研究與跨領域合作,發現FUT8與非小細胞肺癌轉移有重要關聯

翁啟惠院長所領導的研究團隊之一,在與多個醫學院的合作之下,抽絲撥繭,在最近所發表研究論文中指出,FUT8,一種醣化酵素,是造成非小細胞肺癌轉移、惡化的一個重要的原因。該篇論文刊載於2013年一月份的PNAS期刊,也被A-IMBN摘要報導。

研究團隊探討了醣化與癌細胞惡化轉移的關聯性。癌細胞一旦惡化,就很容易從原來的腫瘤中脫離,進入淋巴系統,或是經由血管,轉移到體內其它的器官定居、繁衍,而不正常的醣化現象經常伴隨著此過程而生。因此,這個研究團隊希望能夠釐清,到底,醣化是『因』還是『果』。FUT8-glass利用組織微陣列技術,研究團隊分析了約140位病人腫瘤中FUT8的表現。

FUT8是『fucosyltransferase 8』的縮寫,它的學名是『第八型岩藻醣轉移酶』,是一種會讓蛋白質接上岩藻醣化修飾的酵素。在這個團隊先前的研究裡, 他們已經發現FUT8會大量表現在惡性程度較高的非小細胞肺癌細胞株中,而在早先的科學研究中,FUT8也被證實會在肝癌、卵巢癌、甲狀腺癌,以及大腸癌轉惡時大量增加。然而,FUT8在癌症惡化過程中的因果關係,仍十分地不清楚。

在翁院長的指導之下,本篇研究論文的第一作者,台大生化科學所博士生陳建有,延續先前的研究,開始深入探討FUT8在非小細胞肺癌惡化轉移的過程中所扮演的角色。

一開始,研究團隊希望先了解FUT8在肺癌臨床檢體中的表現程度,於是展開了與台大醫學院楊泮池院長及內科部余忠仁主任所領導的研究團隊之間的合作。楊 院長所領導的團隊為肺癌研究領域的權威,藉由結合臨床與基因體學研究,找到數個與非小細胞肺癌轉移高度相關的基因,其結果並已發表在多篇國際知名期刊。

利用核酸定量的技術,台大醫學院的研究人員一共分析了47個非小細胞肺癌的臨床案例。結果顯示,與其周圍正常的肺組織相比,有將近九成病患其肺癌細胞中都有FUT8大量表現的現象。這個線索鼓舞了相關的研究人員。為進一步擴大樣本數與加強統計基礎,翁院長的研究團隊展開了與基因體研究中心蕭宏昇副研究員之間的合作。

蕭宏昇老師素來與高雄醫學大學的團隊有良好的合作研究,並與黃明賢醫師及楊志仁醫師共同開發了針對肺癌研究所設計的微陣列切片。研究人員收集了各個臨床檢體,經處理後將其以矩陣排列的方式包埋成塊,再製作成微陣列切片用以研究。

高醫團隊與蕭宏昇老師,及博士生冉毅驊,共同研究分析了分佈於三片晶片上約140個臨床案例,統計結果證實,與台大醫學院團隊的結果一致,FUT8的確會大量表現在非小細胞肺癌中,且FUT8表現量的多寡與病人的疾病發展情況好壞有關:FUT8表現量高的病人,其腫瘤復發、癌症轉移的機率較高,且五年存活率都也較FUT8表現量低的病人來的差。

在確定FUT8於肺癌中的表現與臨床相關性後,研究團隊接下來要問的問題,便是FUT8這個酵素本身究竟是否參與了腫瘤惡化的過程。在實驗室裡,他們利用了核酸干擾技術,迫使肺癌細胞株中FUT8的表現量大幅下降,結果發現,經過處理的非小細胞肺癌細胞,生長速度不但變得緩慢,轉移的情況也降低許多。研究人員經過多次驗證,包括試管的實驗,和活體小鼠體內的實驗,都得到了相同的結果。

至此,研究團隊正式推論,FUT8,是非小細胞肺癌惡化的『因』。

然而,在肺癌惡化的過程中,又是誰造成FUT8大量的表現的呢?

tumor growth降低FUT8的表現後,腫瘤生長的速度大幅地下降。觀察中發現,在FUT8表現『多』與『寡』的兩類細胞,在顯微鏡下觀察到的型態有著明顯差異:FUT8表現量高的,多為細長的紡錘狀。根據已知的研究結果,當一個癌細胞轉化成更惡性的腫瘤細胞時,會經過一個EMT (epithelial-mesenchymal transition) 的過程,使細胞變成細長的紡錘狀而更容易移動、轉移。所以,研究團隊接著想了解FUT8表現與EMT兩者之間的關係,他們懷疑,參與EMT這個過程的分子,可能就是促進FUT8大量表現的原因。透過誘導癌細胞進行EMT,他們發現FUT8的表現果真會在癌細胞進行EMT後大量增加。

接著利用生物資訊的分析,他們先找出了可能與FUT8基因表現相關的基因轉錄因子,比對了所有會在EMT過程中活化的轉錄因子後,一個叫β-Catenin的轉錄因子脫穎而出。實驗結果也證實,β-Catenin的活化導致了FUT8表現量增加,而FUT8大量表現的結果,促進了非小細胞肺癌惡化。

這個研究至此告一段落,這個跨領域合作研究的團隊,已完整的建構出非小細胞肺癌惡化的模式。團隊成員表示,後續的轉譯研究將更緊密,期望能夠依此方向,找出治療與病理研究的契機。

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