LncRNA NRIR的RNA编辑通过抑制MYC表达促进急性髓系白血病细胞分化的分子机制研究

RNA editing plays a critical regulatory role in cell differentiation. Myeloid lineage differentiation defects have been recognized as main factor in the pathogenesis of acute myeloid leukemia (AML). Our previous work revealed that dysfunction of lncRNA genes has significant effects on AML leukemogenesis (Leukemia, 2017). Whether RNA editing in lncRNA can module acute myeloid leukemia cell differentiation has not been investigated. Upon phorbol-myristate acetate-driven differentiation, ADAR2 enzyme was found to be upregulated in AML cells, leading to occurrence of A-to-I RNA editing on lncRNA NRIR and thus increase of the lncRNA’s expression level. Editing of NRIR can downregulate expression of MYC and enhance binding of NRIR itself to CTCF that is a key transcription factor negatively regulating MYC expression. As such, we speculate that RNA editing in NRIR probably inhibits the transcription of MYC by recruiting CTCF and thus promotes AML cell differentiation. Therefore, we will further elucidate the regulatory mechanisms of A-to-I RNA editing in NRIR on MYC expression and AML cell differentiation, by means of RNA-chromatin co-immunoprecipitation, capture of chromatin interactions by dCas9, and AML mouse model. Finally, we will evaluate the clinical significance of NRIR expression in AML patient samples. This project aims to provide new targets and novel strategies for the precise prevention and treatment of AML.

RNA编辑是细胞分化的关键调控因素，而髓系分化障碍是急性髓系白血病（AML）的核心病理改变。我们最近的工作显示lncRNA显著影响AML病理状态（Leukemia，2017）。而RNA编辑能否通过lncRNA调节AML细胞分化，未见报道。我们前期发现诱导分化的AML细胞中，RNA编辑的催化酶ADAR2显著上调，导致lncRNA NRIR发生A-to-I RNA编辑以及表达增加。被编辑的NRIR可下调MYC表达并增强与CTCF（其为MYC重要的转录抑制因子）的结合。据此，我们推测经RNA编辑的NRIR可能通过招募CTCF实现对MYC的转录抑制从而促进细胞分化。本项目拟采用RNA-染色质免疫共沉淀、dCas9介导的染色质捕捉以及动物模型等方法进一步阐明NRIR的A-to-I RNA编辑对MYC表达和对AML细胞分化的调控机制；并在患者样本中评估其临床价值，为AML的精准防治提供新靶点和新策略。

急性髓系白血病（AML）是成人常见的血液系统恶性肿瘤，其实质为造血干/祖细胞起源的一组异质性克隆性疾病。AML的重要标志为严重的髓系分化障碍。RNA编辑是一种十分重要的转录后调控机制。其可以通过单核苷酸的插入、缺失或置换等方式改变RNA的序列。业已证明，由RNA编辑酶ADAR家族催化的A-to-I 编辑在髓系细胞分化中发挥不可或缺的作用。然而，A-to-I RNA编辑如何调控AML细胞分化以及是否存在长链非编码RNA（lncRNA）参与该过程，目前研究较少。本项目围绕“lncRNA通过RNA编辑对AML细胞分化的调控作用”这一关键性科学问题开展了以下四个方面的研究工作。首先，我们建立了使用佛波酯PMA稳定诱导U937细胞分化的模型。基于此，我们筛选和鉴定了2个lncRNAs（NRIR和MALAT1）。NRIR被证实与ADAR1、ADAR2和CTCF均呈现显著相关性。利用CRISPR-Cas9和流式细胞术，我们揭示了敲除MALAT1可上调ADAR1、ADAR2和MYC的表达以及明显抑制细胞分化。其次，我们采用三代RNA测序数据建立了RNA编辑位点分析流程，在杂合ADAR1敲除的细胞系中鉴定了依赖于ADAR1所产生的A-to-I RNA编辑位点，并且评估了其对下游潜在分子通路的影响。再次，利用健康个体造血干细胞和AML患者在诊断和复发状态下的AML起始细胞的单细胞测序数据，我们证实了RNA编辑位点具备良好的细胞分类效力。最后，采用小鼠髓系和淋系分化的正常细胞和移植前后的AML细胞，我们揭示了Adar1、Adar2、Myc和Malat1的表达以及RNA编辑指数随着细胞分化呈现动态变化模式。综合以上研究结果，我们加深了对lncRNA通过RNA编辑调控AML细胞分化的认识，为该疾病的研究和防治提供了新的理论基础；同时，我们的工作开发了三代测序数据分析流程，提供了在单分子水平上研究RNA编辑的技术手段。目前，已发表SCI论文1篇，正在投稿SCI论文1篇，参译专著1本。在研期间培养硕士3名，与其他研究生导师共同培养博士2名。项目获批直接经费57万元，累计支出46.2800万元，各项支出基本与预算相符。剩余经费10.7200万元，将用于本项目研究的后续支出。