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【中国科学报】为肿瘤诊断和治疗提供中国方案

  早期诊断生物标志物和潜在的治疗靶点的鉴定是癌症临床领域亟需解决的科知识题。中国科学院苏州生物医学工程研究所(以下简称苏州医工所)研究员高山团队聚焦DNA甲基化异常调控的lncRNAs(长链非编码RNA)在肿瘤中的分子功能及机制的研究,并在肿瘤诊断靶点鉴定研究中取得进展,相关研究成果日前在线发表于《癌症研究》。

  论文第一编辑、高山团队博士生顾殷敏告诉《中国科学报》:“大家当前的研究可为肾透明细胞癌临床诊疗的新策略和新靶点提供一定的理论基础,也希翼后续的研究可以实现更多从0到1的突破,为肿瘤诊断和治疗提供中国核心技术方案。”

  寻找肿瘤功能性的lncRNA 

  顾殷敏先容道,DNA甲基化修饰是表观遗传的重要调控方式,其复杂而精准地调控基因表达,lncRNA在多个水平上也能调控基因的表达,二者均参与调节肿瘤多种生物学过程。

  在目前的肿瘤研究中,DNA甲基化异常调控编码基因谱已被广泛研究,并证实其驱动肿瘤的发生与发展。然而,DNA甲基化异常调控的lncRNAs表达谱及其在肿瘤的功能还有待于进一步深入研究。

  顾殷敏等人开展的此项研究始于4年前,该研究首先基于TCGA(肿瘤基因组图谱)数据库中的12种类型肿瘤的甲基化芯片数据,构建了DNA甲基化异常调控的lncRNAs图谱,并鉴定出一个在肿瘤中广谱受DNA甲基化调控和高表达的lncRNA,命名为DMDRMR,且其还受到c-Jun转录因子的转录,进而促进表达。

  随后,顾殷敏等人在DMDRMR的分子功能研究过程中发现,DMDRMR具有促进肾透明细胞癌增殖与转移的功能。在导师高山的引导下,通过一系列的分子生物实验,顾殷敏等人论证了DMDRMR能直接结合一个m6A阅读蛋白质,也就是人胰岛素样生长因子2-mRNA结合蛋白3(简称IGF2BP3),并能显著地增强IGF2BP3的m6A阅读能力,进而判断DMDRMR是一个m6A调控的lncRNA。”

  在这个过程中,如何说明DMDRMR的促肿瘤增殖与转移的功能,成为团队面临的一大难题。为此,顾殷敏等人使用了RNA pull down(体外研究RNA与蛋白相互作用)技术,试图寻找DMDRMR的直接结合蛋白,并证明这个结合蛋白能协助DMDRMR实行促肿瘤功能。

  “最初,大家一直鉴定不到DMDRMR的结合蛋白,甚至还曾推测DMDRMR也许不通过结合蛋白实行它的功能。”顾殷敏告诉记者,“最终,大家摸索到了一定的RNA与蛋白孵育比例,终于鉴定到IGF2BP3是DMDRMR的结合蛋白,并且二者促癌是互相依赖与协作的。”

  发现肾透明细胞癌预后指示 

  基于TCGA的多种类型肿瘤的大数据分析,顾殷敏等人发现DMDRMR的低甲基化与高表达只在肾透明细胞癌中表现出较差的预后,这意味着DMDRMR在该肿瘤中具有较为明显的临床意义。

  “DMDRMR的诊疗作用在另外五个不同来源的肾透明细胞癌患者队列中得到验证。此外,大家通过与中国人民解放军总医院泌尿外科主任张旭团队进行合作,同样也证实DMDRMR在中国人群的肾透明细胞癌患者中具有潜在的诊断价值。”顾殷敏推断,大家研究提出的DMDRMR有望作为肾透明细胞癌临床诊疗的标志物及靶点。

  重要的肿瘤功能性基因可通过干扰多个生物通路,影响多个肿瘤生物学功能,从而增强它的促癌功能。顾殷敏等人的研究还发现,DMDRMR能促进肿瘤的血管生成、增强该肿瘤患者对舒尼替尼药物的抵抗作用。肿瘤血管生成对肾癌的发生与发展是很关键的一个生物过程,舒尼替尼是一款具有抑制肿瘤血管生成和抗肿瘤细胞生长的分子靶向药物,目前已经在国内批准用于治疗转移性肾透明细胞癌,但是部分患者在治疗中出现耐药,相关机制尚未清楚。

  她表示:“大家下一步的工作重点在于DMDRMR是如何促进该肿瘤的血管生成、增强肾癌患者对舒尼替尼药物的抵抗作用,对这些问题的研究有望引导阻断肾透明细胞癌患者的肿瘤血管生成,及设计合理的联合治疗方案以遏制舒尼替尼的耐药发生。”

  实现更多从0到1的突破 

  除了肾透明细胞癌,DMDRMR是否有可能成为其他肿瘤临床诊疗的标志物及靶点呢?顾殷敏的回答是,有可能。

  她说明道:“因为大家在分析TCGA数据时也发现,对比癌旁组织样本,DMDRMR在多种肿瘤组织中表现出显著的低甲基化与高表达,表明了DMDRMR在其他肿瘤中也可能发挥促癌功能。至于它在其他肿瘤中的预后作用,可能还需要更多不同来源的肿瘤患者进行验证。”

  当前,肿瘤疾病严重威胁人类的健康,国内外有相当一部分研究团队致力于肿瘤的机理研究,希翼攻克肿瘤疾病,高山团队的研究也在进一步推进中。围绕RNA修饰,高山团队还拓展了一些和肿瘤相关的重要修饰异常的驱动基因,有望为肿瘤诊断和治疗提供更多潜在的靶点。

  “大家的工作简单来说,就是从癌细胞成千上万的基因突变中,找到那些能够驱动正常细胞发生癌变,促使肿瘤的发生、发展和恶化的关键突变基因。”高山说,“大家的工作是实现从0到1的突破,就好像在大海里捞针一样困难,一旦发现了这些关键突变点,就能够为后续的抗癌药物研发和靶向治疗等指明方向,从而实现从1到100的巨变。”

  相关论文信息:https://doi.org/10.1158/0008-5472.CAN-20-1619

  (来源:http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2020/12/450665.shtm?bsh_bid=5574108777)

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