Nya genetiska mekanismer kan ge terapeutiska mål mot gliom

Forskning från labbet av Shi-Yuan Cheng, PhD, professor vid Ken och Ruth Davey-avdelningen för neuro-onkologi vid avdelningen för neurologi, har identifierat nya mekanismer som ligger bakom alternativa RNA-skarvningshändelser i gliomtumörceller som kan fungera som nya terapeutiska mål. Resultaten av studien publiceras i Journal of Clinical Investigation.

"Vi hittade ett annat sätt att behandla gliom genom alternativ skarvning och upptäckte nya mål som inte tidigare hade identifierats men som är viktiga för gliommalignitet." sa Xiao Song, MD, PhD, docent i neurologi och huvudförfattare till studien.

Gliom är den vanligaste typen av primär hjärntumör hos vuxna och härstammar från gliaceller, som finns i centrala nervsystemet och stödjer närliggande neuroner. Gliom är mycket resistenta mot standardbehandlingar, inklusive strålning och kemoterapi, på grund av tumörens genetiska och epigenetiska heterogenitet, vilket understryker behovet av att hitta nya terapeutiska mål.

Tidigare studier av Cheng-labbet, publicerade i Cancerforskning, visade att den viktiga splitsningsfaktorn SRSF3 är signifikant förhöjd i gliom jämfört med normala hjärnor och SRSF3-reglerad RNA-skarvning främjar tillväxt och progression av gliom genom att påverka flera cellulära processer i tumörceller.

RNA-skarvning är en process som involverar borttagning av introner (icke-kodande regioner av RNA) och sammanfogning av exoner (kodande regioner) för att bilda en mogen mRNA-molekyl som stöder genuttryck i cellen.

I den aktuella studien siktar forskarna på att identifiera förändringar i alternativ splitsning i gliomtumörceller, mekanismerna bakom dessa förändringar, och bestämma deras potential som terapeutiska mål.

Med hjälp av beräkningsmetoder och RNA-sekvenseringsteknologier undersökte forskarna splitsningsförändringar i gliomtumörceller från patientprover. För att bekräfta dessa förändringar använde de CRISPR-genredigeringstekniker för att introducera olika gliomdrivrutiner i gliommodeller härledda av mänskliga inducerade pluripotenta stamceller (iPSC).

De fann att dessa splitsningsförändringar förstärks av en variant av epidermal tillväxtfaktor-receptor III (EGFRIII), som är känd för att överuttryckas i många tumörer, inklusive gliom, och hämmas av en mutation i IDH1-genen. p>

Forskarna bekräftade funktionen hos två RNA-skarvningshändelser som skapar olika proteinisoformer med olika aminosyrasekvenser.

"Endast en av dessa isoformer kan främja tumörtillväxt, i motsats till den andra isoformen, som normalt uttrycks i den normala hjärnan. Tumörer använder denna mekanism för att selektivt uttrycka den tumörfrämjande isoformen över den normala hjärnisoformen," Song sa.

Teamet analyserade sedan uppströms RNA-bindande proteiner och fann att PTBP1-genen reglerar tumörfrämjande RNA-skarvning i gliomceller. Med hjälp av en ortotopisk immunbristmusmodell av gliom, riktade forskarna PTBP1 med antisense oligonukleotid (ASO) terapi, som i slutändan undertryckte tumörtillväxt.

"Våra data belyser rollen av alternativ RNA-skarvning för att påverka gliommalignitet och heterogenitet och dess potential som en terapeutisk sårbarhet för behandling av vuxna gliom", skrev studieförfattarna.

Forskarna planerar härnäst att utforska potentialen av att rikta in sig på PTBP1 för att inducera ett antitumörimmunsvar, sa Song.

"Med hjälp av långläst RNA-seq-analys upptäckte vi att inriktning på PTBP1 i gliomceller resulterar i produktion av många alternativt splitsade transkript som saknas i normala vävnader. Därför är vårt nästa projekt att ta reda på om denna isoform kan generera några antigener." så att immunsystemet bättre kan känna igen tumören," sa Song.

Song lade också till att hennes team är intresserade av att analysera splitsningsförändringar i icke-tumörceller från gliompatienter, såsom immunceller.

"Vi vet redan att splitsning är mycket viktigt för att reglera funktionen i en cell, så det bör inte bara reglera tumörmalignitet, utan kan också reglera funktionen hos immunceller för att avgöra om de effektivt kan döda cancer. Så vi är också gör några bioinformatiska analyser i tumörinfiltrerade immunceller för att ta reda på om det finns en förändring i splitsningen efter att immuncellen har infiltrerat tumören.

"Vårt mål är att bestämma vilken roll alternativ splitsning spelar för att forma den immunhämmande tumörmikromiljön och identifiera potentiella mål för att förbättra effektiviteten av immunterapier vid gliom," sa Song.