EB病毒在肿瘤基因组中选择性整合位点的鉴定及其促癌机制

Epstein-Barr virus (EBV) is closely related to multiple malignancies, including nasopharyngeal carcinoma (NPC), gastric cancer, NK/T cell lymphoma, Hodgkin lymphoma and Burkitt lymphoma. Although integration of viral DNA into the human genome is highly tumorigenic, e.g. in HPV associated cervical cancer and HBV associated hepatocellular carcinoma, the extent to which EBV contributes to tumorigenesis by integration into the host genome remains unclear. Our large-scale and genome-wide survey identified a variety of EBV integrations in nasopharyngeal carcinoma (NPC), gastric carcinoma, NK/T cell lymphoma and Hodgkin lymphoma with a preference toward vulnerable regions in host genome. We identified a number of integration sites close to tumor suppressor genes that were frequently dysregulated during cancer progression and located in TNF/NF-κB pathway-related genes, TNFAIP3, CDK15 and PARK2, in NPC. Our results indicate that EBV is capable of promoting tumor development by integration into host genes which are crucial in tumorigenesis. In this study, we plan to analyze and characterize EBV integration into host genome in associated tumors, identify new NPC-related candidate genes, explore the structures of integrated EBV genomes and the effect on the expression of genes nearby and further investigate the mechanisms of new candidate genes in NPC development. This is the first systemic study on the integration of EBV in human tumors, and provides insights into a previously uncharacterized integration-mediated tumorigenic mechanism of EBV.

EBV感染与多种肿瘤发病密切相关。虽然病毒基因整合是肿瘤病毒致瘤的重要机制，但以往研究受技术和样本量限制，尚不明确EBV致癌与其整合至基因组是否相关。我们前期利用EBV全基因组测序平台，提高整合检测灵敏度，获得来自200余例鼻咽癌、胃癌、淋巴瘤的整合信息，显示EBV在多种相关肿瘤中均存在整合；且倾向整合至宿主基因组不稳定区，在多个抑癌基因附近发生整合；在鼻咽癌中EBV克隆整合至与肿瘤密切相关的NF-κB信号通路相关基因TNFAIP3、CDK15、PARK2中。因此，我们推测EBV致癌和选择性整合至肿瘤关键基因相关。本项目拟①明确EBV在相关肿瘤中的整合特征和整合机制；②通过整合分析鉴定鼻咽癌中NF-κB信号通路相关新候选基因；③明确EBV基因整合结构，及其对候选基因结构和表达的影响；④明确候选基因区域变异，及其参与鼻咽癌的分子机制。旨在充分理解EBV致癌机制，为相关肿瘤干预提供新靶点。

项目背景：EB病毒（EBV）感染在全球普遍存在，与包括鼻咽癌、胃癌等多种肿瘤相关。其中鼻咽癌呈现高度的地域聚集性，在中国华南地区尤为高发。课题组前期鉴定的鼻咽癌高危亚型BALF2_CCT，解释了80%以上的发病风险，首次阐释了鼻咽癌在广东地区高发的病因(Nat Genet 2019)。但EBV在肿瘤基因组整合情况以及如何致癌缺乏系统分析。.主要研究内容及结果：围绕“EBV在肿瘤基因组中选择性整合位点的鉴定及其促癌机制”这一关键科学问题，开展了大样本量的EBV基因组测序，利用生物信息学手段获取EBV基因整合位置，分析整合特征，绘制了EBV在鼻咽癌、胃癌、淋巴瘤等多种相关肿瘤基因组整合图谱。明确EBV在相关肿瘤中的整合特征和整合机制，为相关肿瘤干预提供新靶点。进一步围绕EBV致鼻咽癌（Theranostics 2019）机制和预防研究，建立高效鼻咽癌风险预测模型，实现鼻咽癌早诊早治，提高治愈率；筛选得到的gB特异性抗体3A3及3A5，高效中和EBV感染B细胞和上皮细胞，指导后续针对EBV的疫苗的设计；对比研究EBV阴性和阳性肿瘤，阐明了EBV相关的上皮肿瘤（NPC和EBVaGC）中EBV的潜伏蛋白LMP2A上调F3抵制NK细胞的分子机制。.本项目完成了预期目标，共发表SCI论文5篇（附件1-5），包括Nat Commun (最后通讯)、PNAS (最后通讯)、Cancer Res (共同通讯)、J Virol (最后通讯)等；获批EBV疫苗相关专利1项（附件6）。项目负责人在取得本项目相关成果基础上，进一步获得基金委优青项目（2021年，附件8）和国家重点研发计划“病原学”青年科学家项目（2022年，附件9）资助。.科学意义在于：.① 明确EBV在相关肿瘤中的整合特征和整合机制，揭示了EBV致癌的新机制。.② 基于EBV高危亚型构建鼻咽癌高效筛查模型，阳性预测值由原先的4.7%提高至43%，解决了现有筛查方法效能低而无法在人群大规模应用的瓶颈。.③ 筛选得到的gB特异性抗体3A3及3A5，高效中和EBV感染B细胞和上皮细胞，指导后续针对EBV的疫苗的设计。.④ 阐明F3在EBV阳性肿瘤肿抵制NK细胞的分子机制，为EBV相关的上皮肿瘤的治疗策略提供新的思路。