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IF=14.97||烈冰助力表征肝細胞癌中高頻表達的腫瘤特異性轉錄本 時間:2019-12-09

惡性腫瘤作為一種復雜的異質性疾病,涉及到遺傳與表觀遺傳的雙重改變,導致形成更加復雜多樣的轉錄組。在腫瘤發生和發展過程中,癌細胞會產生一些腫瘤特異性轉錄本(Tumor-Specific Transcripts,TSTs),從而影響細胞增殖和腫瘤形成,TSTs已經成為惡性腫瘤的標志。因此,研究腫瘤特異性轉錄分子及其在腫瘤進展中的潛在作用,對腫瘤診斷和干預治療都具有極其重要的價值。

2019年67日,上海復旦大學附屬腫瘤醫院的黃勝林課題組與何祥火課題組合作研究了肝細胞癌(HCC)中廣泛存在的TSTs。該研究在烈冰生信團隊可變剪接分析聯合轉錄組測序的幫助下,鑒定并表征了HCC中高頻表達的TSTs,并描述了其在臨床診斷和治療中的作用。該研究成果以“Tumor-specific Transcripts are Frequently Expressed in Hepatocellular Carcinoma with Clinical Implication and Potential Function”為題發表在《Hepatology》(IF=14.971)期刊上。


實驗設計:


主要研究結果:

下面,小編將從以下4個方面為大家介紹這篇文章的結果。

1.鑒定并表征肝癌組織中的TSTs

該研究分析了正常組織和肝癌組織的RNA測序數據,發現了470TSTs,其中未注釋的長鏈RNA72.9%。近一半的TSTs來自基因間區,是由含有長末端重復序列(LTR元件)的、新的轉錄起始位點產生。

聯合 TCGA數據分析發現,TSTs的表達頻率與細胞增殖、干性及非整數倍變異呈現正相關性,而與腫瘤發展階段、患者性別及各種風險因素相關性不大(圖1)。

1 肝細胞癌TSTs的鑒定與表征

2.高頻表達TSTs會導致HCC患者預后不良

如圖2所示,根據TSTs的表達量將患者分為兩個類型:TST-high亞型(占患者總數的23%)和TST-low亞型,并觀察兩種亞型的患者生存率及無病生存期,發現TST-high亞型的預后和無病生存期明顯下降。與較差的預后相關。

通過對差異表達的基因進行KEGG分析,發現TST-high亞型的細胞周期、代謝通路和致癌信號通路明顯富集,證明TST-high亞型具有增殖能力的侵襲性惡性腫瘤。

圖2 肝細胞癌中TSTs的存在與預后不良相關

3.功能篩選得到一種新型的TST并對其進行表征

研究者進一步使用小干擾rnasiRNAs)對TSTs進行功能性篩選,發現一種新的TST(稱為TST1),將其沉默能夠顯著抑制細胞增殖,而且qRT-PCR分析發現TST1主要在肝癌組織中表達(41.7%)。通過抑制TST1的表達,細胞的致瘤能力明顯下降,腫瘤的重量和體積變小??偟膩碚f,TST1具有細胞增殖和腫瘤形成的能力(圖3)。

圖3  功能篩選鑒定一種新的TST——TST1

通過RNA免疫共沉淀、ISH實驗證明TST1主要分布于細胞質中。篩選與TST1結合的miRNA以及RNA-Seq數據分析發現TST1可以直接與miR-500a-3p結合,促進細胞增殖(圖4)。

圖4 TST1通過直接調節miR-500a-3p促進細胞增殖

如圖5,研究發現TST1由受DNA甲基化及維甲酸(RA)相關藥物調控的LTR12C啟動子產生。RAtamibarotene(維甲酸類化合物)可以通過與RA響應元件序列結合直接抑制TST1的表達,從而有效抑制細胞增殖及腫瘤的形成,并提出tamibarotene可能對TST1表達的肝癌患者有治療效果。

圖5 TST1由DNA甲基化和維甲酸調控的長末端重復啟動子產生

4.在血液細胞外囊泡中檢測到TSTs(包括TST1

通過分析71HCC患者血液細胞外囊泡(EVs)的RNA測序數據,發現56%HCC患者在血液EVs中檢測到TSTs,尤其是TST1(占比達到32.5%)。但是在健康患者中沒有檢測到TST1,結合HCC患者術后TST1表達顯著下降,認為血液EVsTSTs的表達水平可用于預測患者的預后情況(圖6)。

圖6 HCC患者的血液細胞外囊泡中檢測到TSTs

綜上所述,該研究鑒定了HCC中高頻表達的TSTs,有助于深入理解腫瘤組織轉錄組的復雜異質性;表征了新型TST1,并研究了其潛在功能和臨床應用,為開發癌癥診斷和治療新策略奠定基礎。


原文鏈接: https://doi.org/10.1002/hep.30805

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