研究揭示促癌基因NEAT1抑制白血病發(fā)生和發(fā)展

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10月5日，中國科學(xué)院生物物理研究所研究員卜鵬程課題組與解放軍總醫(yī)院第五醫(yī)學(xué)中心教授胡亮釘團隊合作，在Advanced Science上發(fā)表了題為Cytoplasmic NEAT1 Suppresses AML Stem Cell Self-Renewal and Leukemogenesis through Inactivation of Wnt Signaling的論文。該研究首次發(fā)現(xiàn)實體瘤中被認為是促癌基因的長鏈非編碼RNA NEAT1（Nuclear Enriched Abundant Transcript1）通過抑制急性髓系白血病（Acute Myeloid Leukemia， AML）自我更新，抑制AML的發(fā)生和發(fā)展。研究發(fā)現(xiàn)，定位于旁斑中的NEAT1從細胞核穿梭到細胞質(zhì)中，與Wnt通路接頭蛋白DVL2和E3泛素化連接酶Trim56結(jié)合，促進DVL2降解，抑制Wnt信號通路，進而抑制AML干細胞的自我更新。

AML是髓系前體細胞中系列染色體易位和基因突變導(dǎo)致的，AML患者間存在極強的異質(zhì)性，臨床上針對不同的AML發(fā)病機理采取不同的治療方法，仍有許多AML亞型尚無有效的靶向藥物，且已有的靶向藥物對發(fā)病機理復(fù)雜的患者療效不顯著，探究AML調(diào)控新機制，探索靶向不同類型AML的普適靶點是AML研究中亟待解決的問題。

LncRNA NEAT1是細胞核中亞細胞結(jié)構(gòu)旁斑的重要組成元件，具有NEAT1_1（3.7Kb）和NEAT1_2（23Kb）兩種亞型，關(guān)于NEAT1_2的研究較多，作為旁斑的骨架，在旁斑的構(gòu)建和mRNA的出核中發(fā)揮重要作用，在肝細胞肝癌、胃癌、結(jié)直腸癌和神經(jīng)膠質(zhì)瘤等實體瘤中均被認為是促進腫瘤細胞增殖、轉(zhuǎn)移和耐藥的促癌基因。然而，卜鵬程課題組發(fā)現(xiàn)，NEAT1在AML骨髓細胞中的表達顯著低于正常骨髓細胞，且NEAT1能有效抑制FLT-ITD3、MLL-AF9和HOXA9/Meisl三種AML亞型的發(fā)展。進一步研究發(fā)現(xiàn)，細胞質(zhì)中的NEAT1_1通過調(diào)控Wnt信號通路，抑制AML干細胞的自我更新、促進細胞分化。

研究分析TCGA和GEO數(shù)據(jù)庫發(fā)現(xiàn)，NEAT1在AML細胞中的表達顯著低于正常血液細胞，且與AML患者的復(fù)發(fā)期呈正相關(guān)，即NEAT1表達越低的患者復(fù)發(fā)期越短。為了剖析NEAT1不同亞型在AML中的表達情況，科研究人員根據(jù)NEAT1_1和NEAT1_2的序列特征，即二者具有相同的5’端和不同的3’端序列，設(shè)計并合成了分別靶向總NEAT1和只靶向NEAT1_2的檢測探針，并與胡亮釘團隊合作收集了大量的健康人群、初治和復(fù)發(fā)AML患者的骨髓樣本，檢測證實了NEAT1_1和NEAT1_2均在健康、初治和復(fù)發(fā)AML患者的骨髓細胞中的表達依次降低，且在AML干細胞中的表達明顯低于非干細胞。研究在RNA FISH染色中發(fā)現(xiàn)與NEAT1_2限制性定位于細胞核不同，部分NEAT1定位于細胞質(zhì)中，且在非干細胞中的表達顯著高于干細胞，推測這部分定位于細胞質(zhì)中的是NEAT1_1。進一步核質(zhì)分離檢測證明NEAT1_1在AML細胞中發(fā)生細胞核到細胞質(zhì)的轉(zhuǎn)移，且在分化的AML細胞質(zhì)中累積增多。體外AML細胞中敲低NEAT1_1促進細胞成克隆和增殖，抑制細胞分化和凋亡。研究分別利用兩例初治和復(fù)發(fā)患者的AML細胞構(gòu)建了PDX模型，發(fā)現(xiàn)無論是初治還是復(fù)發(fā)患者來源的AML細胞，敲低NEAT1_1均能促進AML細胞在骨髓、脾臟和外周血中的浸潤，顯著縮短小鼠的存活時間。研究人員還分別構(gòu)建了FLT-ITD3、MLL-AF9和HOXA9/Meisl三種亞型的AML小鼠，發(fā)現(xiàn)NEAT1_1通過抑制骨髓中AML細胞自我更新和增殖，抑制AML細胞向外周組織浸潤，進而抑制AML的發(fā)展。進一步研究發(fā)現(xiàn)，AML干細胞分化過程中，轉(zhuǎn)錄因子C/EBPβ表達上調(diào)和核定位蛋白NAP1L1的表達下調(diào)是調(diào)控NEAT1_1出核的關(guān)鍵。機制研究表明，細胞質(zhì)中的NEAT1_1與Wnt信號通路的接頭蛋白DVL2和E3泛素化連接酶Trim56結(jié)合，降解DVL2，抑制Wnt信號通路的激活。

該研究發(fā)現(xiàn)了實體瘤中的促癌基因NEAT1在AML中具有抑癌功能，揭示了NEAT1_1出核新機制，為AML靶向治療提供理論依據(jù)。研究工作得到科技部、國家自然科學(xué)基金委和中科院的支持。

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