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RNA剪接是控制基因表达和转录组多样性的关键过程。虽然它意义重大，但目前针对剪接连接水平转录本变异的详细研究仍较为缺乏。RNA剪接失调是肿瘤发病的关键机制，近期对癌症遗传改变及其与转录组和表观基因组关系的分析，揭示了癌细胞中剪接改变的多种方式。
2024年10月23日(当地时间)，复旦大学生物医学研究院/附属肿瘤医院黄胜林/胡治祥/孟志强，于期刊Cell Reports发表题为“RNA splicing junction landscape reveals abundant tumor-specific transcripts in human cancer”的论文。在该研究中，团队针对多种样品类型共34,775个样品中的RNA剪接连接展开了全面分析。研究结果显示，肿瘤特异性转录本(TST)与肿瘤干性呈正相关，且和癌症患者的不良预后相关；TST与体细胞突变呈现相互排他性，并且在具有致癌功能的转座因子衍生转录物中占比较高；TST能够产生可用于新型免疫治疗的抗原。
RNA剪接与肿瘤
研究团队之前的工作已经在肝细胞癌患者中鉴定了数百种肿瘤特异性转录本(TST)和三阴性乳腺癌，并表征了LIN28B-TST的功能作用和MARCO-TST。
在该研究中，团队使用优化的RNA剪接连接检测工具，系统地检测了来自5种不同类型的34,775个样品的RNA剪接连接。确定了870,389个剪接事件，其中近一半的剪接连接未注释。发现了来自32,848个肿瘤特异性剪接位点的29,051个TST。研究结果表明，TST可能是肿瘤发生的潜在驱动因素和新型肿瘤抗原的来源。此外，还探索了细胞外囊泡(EV)RN-SEQ数据中的剪接位点，用于追踪组织来源和癌症液体的生物标志物。
图1. 该研究的图文摘要
TST是肿瘤新抗原的来源
研究团队开发了一种从RNA-seq预测肿瘤新抗原的工作流程。在33种TCGA癌症类型的总共29,051个TST中，12,348个TST具有编码蛋白质的潜力，占所有TST的42.5%。在超过5名患者中，大约一半的肽与主要组织相容性复合体(MHC)I类分子，具有很强的亲和力。
总共有257个TST新抗原被证实由MHC I类分子呈递，TST和TST衍生的免疫肽都可以在相应的样品中检测到。TST衍生的肽和UniProt注释的肽具有相似的肽长度分布，9聚体肽最常由MHC I类分子呈现，TST衍生的9聚体肽与UniProt注释的肽具有相似的结合基序。
在这些TST衍生的免疫肽中，部分源于TE的肽来自gEVE数据库中已验证的内源性病毒元件(EVE)。ERVL-MaLR和ERV1元件在为MHCI类分子呈递免疫肽方面表现出选择性。例如，DPVPDIIPV是RNGTT衍生的含TST的ERV1元件所产生的新型表位，经基于质谱的免疫肽组分析证实，它可诱导CD8T细胞免疫浸润水平升高。再如，TST从非TE区域产生的SRVNGAWQY也会导致CD8T细胞浸润水平出现差异。以上结果表明，TST衍生的肽是可靠的，可能作为新抗原发现的重要来源。
图2. TST代表肿瘤新抗原的来源
细胞外囊泡中的RNA剪接连接用于癌症诊断
研究团队对取自4种不同体液的1,128个样本开展了EVRNA-seq分析。在EV中，团队鉴定出472,193个线性剪接位点和121,816个反向剪接位点。在线性剪接位点里，有249,701个在癌组织、正常组织以及EV中都较为常见。EV中RNA剪接连接的基因组分布和癌组织中的基因组分布极为相似，其中253,008个连接位点为癌组织所独有，131,201个为EV所独有。还观察到，肿瘤独有剪接连接的亲本基因在代谢和肿瘤相关通路中富集，而EV独有剪接连接的亲本基因在免疫相关特性(如T细胞和B细胞受体信号通路)中富集。此外，circRNAs在EV中有显著富集的现象。
血浆EVs除血液外，主要由脾组织提供。与对照样本相比，肝脏的TSS在肝癌中富集，脂肪组织的TSS在乳腺癌中富集。
在EV中检测到TST，并在多个样本中表达。TST的总体频率较低(747个癌症样本中有293个表达TST)，可能是由于测序灵敏度不足。团队确定了194个特异性RNA连接，这些连接在患者和健康个体之间具有显著不同的水平。其中，178个(17个来自肿瘤相关基因)在癌症中上调，只有16个下调。对于不同类型的癌症，上调的剪接位点是不同的。例如，APOH和HRG基因的剪接位点在肝癌中特异性表达，而ETV4和EAF2分别在胰腺癌和乳腺癌EVs中特异性表达。诊断ROC曲线显示出色的曲线下面积(AUC)值：训练集为91.1%，验证集为89.0%，强调了该模型的强大预测能力。以上结果表明，EV中的RNA剪接位点，是不同类型癌症诊断靶点的丰富来源。
注：文中插图源于 Cell Reports
原文链接：
https://doi.org/10.1016/j.celrep.2024.114893
来 源 复旦大学生物医学研究院
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