脑胶质瘤中lncRNA NEAT1功能网络的解析及其对Hedgehog信号通路调节机制的研究

Glioma is the most common primary brain tumor in adults. Aberrant activation of Hedgehog signaling pathway are extensively involved in the pathobiology and malignant progression of glioma. We profiled the lncRNA expression signatures in 220 gliomas, and identified that expression of NEAT1 was positively correlated with glioma grade and poor prognosis. Multivariate Cox regression analysis revealed that NEAT1 was an independent prognostic factor in GBM patients. Moreover, NEAT1 was correlated with Hedgehog activity and GSEA analysis indicated that NEAT1 regulating-gene-sets were enriched in glioma malignancy, including proliferation, invasion (migration) and angiogenesis. .. Based on these studies, we aim to investigate the functional role of NEAT1 on glioma cells using NEAT1 RNAi and lentivirus system. Then, we investigate the latent mechanism of NEAT1 on Hedgehog activity via PRC2 complex or DBHS family and positive feedback regulation of GLIs on NEAT1. Whole transcriptom sequencing technology was used to establish the comprehensive regulatory network of NEAT1 on both mRNA/non-coding RNA and to identify the regulatory function of this network in vivo and in vitro. The present study may provide insides for understanding the comprehensive networks of NEAT1 in glioma and provide a new biomarker and treatment strategy for clinical glioma management.

胶质瘤是最常见的颅内原发肿瘤，其恶性生物学行为与Hedgehog信号通路的异常激活有关。课题组前期对220例胶质瘤患者临床资料和组织样本基因表达谱研究发现，长链非编码RNA NEAT1是胶质瘤独立预后因子，其表达水平与胶质瘤增殖、侵袭等恶性生物学行为及与胶质瘤分子分型相关，与Hedgehog信号通路转录密切相关。.本项目以上述结果为依托，研究NEAT1对胶质瘤恶性细胞生物学行为及化疗药物敏感性的影响；研究NEAT1通过PRC2复合物/DBHS蛋白家族对Hedgehog信号通路的调控及GLIs通过直接与NEAT1启动子区结合对其转录的影响；并构建不同NEAT1表达状态下编码基因mRNA和非编码基因RNA层面的复杂功能网络，体内外实验验证此调控网络间互作关系。本研究可揭示NEAT1对胶质瘤恶性生物学行为和Hedgehog信号通路的调控意义，为胶质瘤靶向治疗和分子标记物的确定提供实验依据。

本项目已按计划完成所有研究内容，取得创新型研究成果，其中研究内容主要集中在以下几个方面：课题组发现存在EGFRvIII突变的胶质瘤细胞中，lncRNA NEAT1存在过表达的情况，通过公共胶质瘤RNA表达数据集，发现NEAT1是潜在的癌基因，NEAT1水平受EGFR通路活性的调节，该通路由STAT3和EGFR通路下游的NFκB（p65）介导。我们首次验证了lncRNA NEAT1/EZH2/β-Catenin调控方式在肿瘤发生和发展中起到重要作。我们通过构建胶质母细胞瘤耐药细胞系，并通过生物信息学分析和生物分子实验，发现了与替莫唑胺耐药的lncRNA lnc-TALC，lnc-TALC在脑胶质瘤替莫唑胺耐药中起到重要作用，它能够通过结合miR-20b-3p上调c-Met表达，并通过Stat3信号通路组蛋白修饰调控MGMT的表达，介导胶质母细胞瘤替莫唑胺化疗耐药。另外，FOXO3能够结合HDAC，介导lnc-TALC启动子区H3组蛋白的乙酰化修饰，而激活的AKT通过磷酸化泛素化FOXO3使其降解，增加lnc-TALC的表达水平。另外，通过数据库分析、高通量测序的多组学联合分析，发现了LGALS1、IGFBP2、MDK在调节胶质瘤方面的重要功能。在SHH/GLI1通路的研究中，我们发现GANT61、阿司匹林及QKI对于胶质瘤的治疗具有重要意义。在分析胶质瘤样本和公共数据库信息中，发现IDH1-R132H和（或）ATRX状态可能是提供胶质瘤“综合诊断”基本分子信息所必需的，此外，ATRX通过调节ATM通路参与DNA损伤修复，可能成为预测TMZ化疗敏感性的预后因子。本项目研究过程中，参与会议交流多次，并作为大会汇报项目。在本项目资助下，发表SCI收录论著15篇，最高影响因子为12.353，申请国家发明专利2项。同时，本项目研究过程中，课题组对于脑胶质瘤数字化生物样本库的建设进一步完善。