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    卜鵬程課題組和合作者合作研究揭示促癌基因NEAT1抑制白血病發生和發展

    發布時間:2021年10月07日

      2021年10月5日,中國科學院生物物理研究所卜鵬程課題組和解放軍總醫院第五醫學中心胡亮釘教授團隊合作在《Advanced Science》雜志上發表題為"Cytoplasmic NEAT1 Suppresses AML Stem Cell Self-Renewal and Leukemogenesis through Inactivation of Wnt Signaling"的文章,首次發現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?。ˋcute Myeloid Leukemia, AML)自我更新,抑制AML的發生和發展。研究人員發現定位于旁斑中的NEAT1從細胞核穿梭到細胞質中,與Wnt通路接頭蛋白DVL2和E3泛素化連接酶Trim56結合,通過促進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致的,AML患者間存在極強的異質性,臨床上針對不同的AML發病機理采取不同的治療方法,但仍有許多AML亞型尚無有效的靶向藥物,且已有的靶向藥物對發病機理復雜的患者療效不顯著,研究AML調控新機制,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構旁斑的重要組成元件,具有NEAT1_1(3.7Kb)和NEAT1_2(23Kb)兩種亞型,目前關于NEAT1_2的研究很多,作為旁斑的骨架,在旁斑的構建和mRNA的出核中發揮著重要的作用,在肝細胞肝癌、胃癌、結直腸癌和神經膠質瘤等實體瘤中均被認為是促進腫瘤細胞增殖、轉移和耐藥的促癌基因。然而,卜鵬程課題組意外的發現,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亞型的發展。進一步研究發現,細胞質中的NEAT1_1通過調控Wnt信號通路,抑制AML干細胞的自我更新、促進細胞分化。

      研究人員首先通過分析TCGA和GEO數據庫,意外發現,NEAT1在AML細胞中的表達顯著低于正常血液細胞,且與AML患者的復發期呈正相關,即NEAT1表達越低的患者復發期越短。為了探究NEAT1不同亞型在AML中的表達情況,研究人員根據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,設計并合成了分別靶向總NEAT1和只靶向NEAT1_2的檢測探針,通過與解放軍總醫院第五醫學中心胡亮釘教授團隊合作收集了大量的健康人群,初治和復發AML患者的骨髓樣本,檢測證實了NEAT1_1和NEAT1_2均在健康、初治和復發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。有意思的是,研究人員在RNA FISH染色中發現與NEAT1_2限制性定位于細胞核不同,部分NEAT1定位于細胞質中,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中的是NEAT1_1。研究人員通過進一步核質分離檢測證明NEAT1_1在AML細胞中發生細胞核到細胞質的轉移,且在分化的AML細胞質中累積增多。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。研究人員分別利用兩例初治和復發患者的AML細胞構建了PDX模型,結果發現無論是初治還是復發患者來源的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。不僅如此,研究人員還分別構建了FLT-ITD3,MLL-AF9和HOXA9/Meisl三種亞型的AML小鼠,發現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的發展。研究人員進一步研究發現,AML干細胞分化過程中,轉錄因子C/EBPβ表達上調和核定位蛋白NAP1L1的表達下調是調控NEAT1_1出核的關鍵。機制研究表明,細胞質中的NEAT1_1與Wnt信號通路的接頭蛋白DVL2和E3泛素化連接酶Trim56結合,降解DVL2,抑制Wnt信號通路的激活。

      該研究發現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。

      中國科學院生物物理研究所卜鵬程研究員和解放軍總醫院第五醫學中心胡亮釘教授為本文通訊作者,卜鵬程課題組助理研究員晏薈文和博士研究生王智為并列第一作者。該研究得到科技部、國家自然科學基金委和中科院的經費支持。

    圖:NEAT1在實體瘤和AML中通過不同的作用機制,分別發揮促癌和抑癌功能

      文章鏈接: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202100914

     

    (供稿:卜鵬程研究組)

     

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