【Cell子刊】复旦大学黄胜林团队：RNA剪接新视角，揭示肿瘤特异性转录本在癌症中的多样性

2024年10月23日， 复旦大学生物医学研究院和附属肿瘤医院黄胜林团队在期刊《Cell Reports》上发表了题为“RNA splicing junction landscape reveals abundant tumor-specific transcripts in human cancer”的研究论文。研究结果表明，TST与肿瘤干性呈正相关，并与癌症患者的不良结果相关。TST与体细胞突变显示出相互排他性，并且，在具有致癌功能的转座因子衍生转录物中过度代表。TST可以产生用于新型免疫治疗的抗原。

https://www.cell.com/cell-reports/fulltext/S2211-1247(24)01244-0

RNA剪接与肿瘤

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RNA剪接失调是肿瘤发病的关键机制。最近，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。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。

在这项研究中，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。团队确定了870,389个剪接事件，其中近一半的剪接连接未注释。团队进一步发现了来自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，团队探索了细胞外囊泡（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。

图形摘要

TST是肿瘤新抗原的来源

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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，一些来自TE的肽，来源于gEVE数据库中经过验证的内源性病毒元件（EVE）。ERVL-MaLR和ERV1元件，在提供MHC I类分子呈递的免疫肽方面显示出选择性。例如，DPVPDIIPV是由RNGTT衍生的含有TST的ERV1元件产生的新型表位，通过基于质谱的免疫肽组分析证实并诱导CD8 T细胞免疫浸润水平升高。另一个例子，是TST从非TE区域产生的SRVNGAWQY，这也会导致CD8 T细胞浸润水平的差异。这些结果表明，TST衍生的肽是可信的，可能作为新抗原发现的宝贵来源。

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

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团队对来自4种不同体液的1,128个样本，进行了EV RNA-seq分析。团队在EV中鉴定了472,193个线性剪接位点和121,816个反向剪接位点。在线剪接位点中，249,701个常见于癌组织、正常组织和EV。EV中RNA剪接连接的基因组分布，与癌组织中的基因组分布非常相似。253,008个连接位点是癌组织独有的，而131,201个是EV独有的。团队观察到，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征（例如，T细胞和B细胞受体信号通路）中富集。此外，circRNAs在EV中显著富集。

血浆EVs除血液外，主要由脾组织贡献。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。这些结果表明，EV中的RNA剪接位点，是不同类型癌症诊断靶点的丰富来源。

用于癌症诊断的细胞外囊泡中的RNA剪接连接

总结

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1. 新型癌症抗原的探索：TST可被翻译成含有MHC呈递潜力的肽的肿瘤特异性蛋白，为癌症免疫疗法提供了新的抗原靶点。

2. TST作为新型治疗靶点：TST是癌症中新型治疗靶点的有希望的来源，与干性正相关，与肿瘤微环境和肿瘤进展相关。

3. TE引入的剪接事件：TE（转座元件）引入的剪接事件在TST中富集，表明癌症可能利用退化的TE，产生新的外显子和促进癌症发展的TST。

4. 免疫疗法的新抗原发现：TST可能为识别新型肿瘤抗原和开发有效的免疫疗法提供见解，研究通过分析TST对潜在新表位的贡献来证实这一点。

5. 循环EV中的剪接事件：研究揭示了循环细胞外囊泡（EV）中存在大量的剪接事件，这些事件可作为疾病诊断的有前途的生物标志物，尤其是在癌症患者的血浆EVs中。

6. 癌症剪接事件的谱系特异性和表达模式：研究提供了癌症剪接事件的谱系特异性和表达模式的见解，对癌症生物标志物的发现、癌症驱动基因的鉴定和新抗原的检测具有重要意义。

参考资料：

1.Djebali, S. ∙ Davis, C.A. ∙ Merkel, A. ...

Landscape of transcription in human cells

Nature. 2012; 489:101-108

2.Stark, R. ∙ Grzelak, M. ∙ Hadfield, J.

RNA sequencing: the teenage years

Nat. Rev. Genet. 2019; 20:631-656