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惡性腫瘤作為一種復雜的異質(zhì)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(zhuǎn)錄組。在腫瘤發(fā)生和發(fā)展過程中，癌細胞會產(chǎn)生一些腫瘤特異性轉(zhuǎn)錄本(Tumor-Specific Transcripts，TSTs)，從而影響細胞增殖和腫瘤形成，TSTs已經(jīng)成為惡性腫瘤的標志。因此，研究腫瘤特異性轉(zhuǎn)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6月7日，上海復旦大學附屬腫瘤醫(yī)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(lián)合轉(zhuǎn)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(fā)表在《Hepatology》（IF=14.971）期刊上。
實驗設計：
主要研究結(jié)果：
下面，小編將從以下4個方面為大家介紹這篇文章的結(jié)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(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)了470個TSTs，其中未注釋的長鏈RNA占72.9%。近一半的TSTs來自基因間區(qū)，是由含有長末端重復序列（LTR元件）的、新的轉(zhuǎn)錄起始位點產(chǎn)生。
聯(lián)合 TCGA數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，TSTs的表達頻率與細胞增殖、干性及非整數(shù)倍變異呈現(xiàn)正相關(guān)性，而與腫瘤發(fā)展階段、患者性別及各種風險因素相關(guān)性不大（圖1）。
圖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(jù)TSTs的表達量將患者分為兩個類型：TST-high亞型（占患者總數(shù)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(fā)現(xiàn)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(guān)。
通過對差異表達的基因進行KEGG分析，發(fā)現(xiàn)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(guān)
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rna（siRNAs）對TSTs進行功能性篩選，發(fā)現(xiàn)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(fā)現(xiàn)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。總的來說，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(zhì)中。篩選與TST1結(jié)合的miRNA以及RNA-Seq數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)TST1可以直接與miR-500a-3p結(jié)合，促進細胞增殖（圖4）。
圖4 TST1通過直接調(diào)節(jié)miR-500a-3p促進細胞增殖
如圖5，研究發(fā)現(xiàn)TST1由受DNA甲基化及維甲酸（RA）相關(guān)藥物調(diào)控的LTR12C啟動子產(chǎn)生。RA和tamibarotene（維甲酸類化合物）可以通過與RA響應元件序列結(jié)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(diào)控的長末端重復啟動子產(chǎn)生
4.在血液細胞外囊泡中檢測到TSTs（包括TST1）
通過分析71例HCC患者血液細胞外囊泡（EVs）的RNA測序數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)56%的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(jié)合HCC患者術(shù)后TST1表達顯著下降，認為血液EVs中TSTs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(zhuǎn)錄組的復雜異質(zhì)性；表征了新型TST1，并研究了其潛在功能和臨床應用，為開發(fā)癌癥診斷和治療新策略奠定基礎。