长链非编码RNA在肿瘤干细胞中的功能及调控机制研究

Cancer stem cell are a subset of tumor cells that resist standard therapy to contribute to disease progression. The long noncoding RNA (LncRNA) has been implicated in tumor initiation and recurrence. However, the role of LncRNA in the regulation on Glioma stem cell (GSC) is not well defined. Recently, our group keep working on glioblastoma and cancer stem cell and get progression (Cell Stem Cell, 2018). To determine the specific expression pattern and function of LncRNA in GSC, we performed a high-throughput screening on LncRNA expression by using a series of patient derived GSCs and the matched non-stem tumor cells. Among the upregulated lncRNA in GSCs, the expression of LncGSC1 was found significantly correlated with GBM patient’s survival. Of note, our results suggests that LncGSC1 play important roles in GSC self-renewal and tumor initiation. Moreover, we found that lncGSC1 interacted with TARBP2, a component of Dicer complex that play key roles in miRNA mature. Further investigation of the LncRNA’s function in GSC and TARBP2 signaling pathway may provide a series of novel therapeutic targets for GBM treatment and highlight the roles of lncRNAs in cancer stem cell maintenance.

肿瘤干细胞被认为是肿瘤发生和复发的主要原因。长链非编码RNA（LncRNA）对肿瘤的发生和复发具有重要调控作用。然而，LncRNA在人脑胶质瘤干细胞（GSC）中的作用尚不清楚。近年来我们对胶质瘤干细胞进行了系统性研究并取得了进展 (Cell Stem Cell，2018)。本项目中, 我们对多株患者来源的GSC进行了高通量LncRNA芯片筛选，获得了在GSC中特异性高表达的LncRNA—LncGSC1。前期工作表明LncGSC1的表达水平与患者预后密切相关, 并且对GSC自我更新及肿瘤发生发挥重要的调控作用。初步的机制探索提示LncGSC1能与细胞内RNA剪切复合体蛋白TARBP2发生相互作用，调控其下游miRNA的剪切与成熟。在此基础上深入研究LncGSC1在GSC中的重要作用以及对TARBP2功能的调控机制，将有可能发现胶质瘤干细胞导致肿瘤发生的全新阐述，为胶质瘤的治疗提供依据。

多形性胶质母细胞瘤（Glioblastoma Multiforme, GBM）为恶性程度最高的脑肿瘤，呈高度侵袭性生长，手术难以彻底清除。大部分GBM患者对放化疗均耐受，平均中位生存期为14个月，目前没有有效治疗方案。胶质瘤干细胞（Glioma Stem Cell，GSC）是指脑胶质瘤内的一小群特异的肿瘤细胞，具有自我更新、多分化潜能以及超强的肿瘤形成能力，被认为是胶质瘤生长、恶化、复发及耐药的主要原因。.本项目通过长链非编码RNA的芯片筛选，发现了一系列在GSC中特异高表达的LncRNA。其中， LncRNA7651在GSC中显著高表达，并其表达水平与胶质瘤患者的预后呈显著负相关。LncRNA7651位于X染色体，含有两个外显子，目前关于它的功能尚未可知。我们实验发现，敲低LncRNA7651的表达能够显著的抑制GSC的增殖和肿瘤球形成。并且在小鼠原位GBM模型中，敲低LncRNA7651在GSC中的表达能够明显抑制肿瘤生长、延长小鼠的生存时间。.机制研究表明LncRNA7651与细胞内重要RNA剪切复合体组分TARBP2蛋白发生相互作用，影响TARBP2对miRNA的剪切和成熟。我的实验表明，LncGSC1对TARBP2调控的miRNA的表达成熟具有显著的调节作用。敲低LncRNA7651抑制一系列miRNA的剪切成熟，但是对前体miRNA没有显著影响。信号通路富集分析提示，敲低LncRNA7651所影响的miRNA主要集中在抑制神经发育、细胞分化和生物合成等信号通路。重要的是，敲低LncRNA7651减少了TARBP2与RNA剪切蛋白质Dicer的相互作用，这表明LncRNA7651参与了TARBP2与Dicer复合体的形成，促进了GSC中miRNA的剪切成熟。本研究证明了在胶质瘤干细胞中长链非编码对miRNA的剪切成熟具有重要的调控作用，揭示了细胞内重要RNA剪切复合体TARBP2/Dicer新的调控模式，拓展了长链非编码RNA的生物学功能，为胶质瘤干细胞的靶向治疗提供了新的思路。.此外，该项目支持的另一个工作揭示了活性氧自由基在GSC中的调控机制，发现通过调节胶质瘤干细胞内活性氧自由基的产生，能够极大的促进GBM对放疗的敏感性。该部分工作于2021年在Nature Communications杂志上发表。