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肝癌的發病率持續上升,是癌癥相關死亡的第三大原因。大約90%的肝癌是肝細胞癌(HCC)。盡管手術切除、放療、化療和肝移植取得了很大的進展,但HCC患者的預后仍然很差,這主要是因為HCC的顯著異質性。最近的研究表明,腫瘤異質性是由于腫瘤體內腫瘤細胞的分層組織,它是由一小部分細胞產生的,稱為腫瘤啟始細胞(TICs)或癌癥干細胞(CSCs)。與非TICs不同,TICs具有自我更新、分化和產生新腫瘤的能力。此外,TICs對常規療法(包括放射療法和化學療法)具有抗性。越來越多的研究表明,TICs對包括CAR-T和免疫檢查點療法在內的免疫療法也具有抗性。已經確定了幾種肝臟TIC標記物,包括CD44、CD13、CD133和EPCAM。一些最新的技術,包括單細胞RNA測序和基于CRISPR-Cas9的基因組編輯,促進了TIC的表征和功能研究。然而,肝臟TIC自我更新的機制仍然不清楚。

與正常干細胞一樣,TICs依靠干細胞性信號通路來維持其自我更新和分化能力,并且這些通路受到精確調控。越來越多的證據表明,干細胞性通路的改變,包括Wnt/β-catenin、Notch和Hedgehog通路,會導致腫瘤發生和腫瘤進展。一方面,正常干細胞中這些通路的過度激活會導致其擴張和異常分化,導致組織特異性腫瘤發生。另一方面,分化的腫瘤細胞中這些通路的異常激活會觸發其去分化過程。因此,這些通路需要由多種調節因子的精確調控,包括轉錄因子、染色質重塑因子和調節性RNAs。最近,幾個生態位因子也被確定為TIC調節因子。之前的研究鑒定了幾個長鏈非編碼RNAs,它們通過Wnt/β-catenin、Hedgehog和Hippo/Yap1 通路以細胞內或生態位依賴性方式調節肝臟TICs的自我更新。

轉錄因子(TFs)是序列特異性DNA結合因子,在細胞命運決定中發揮核心作用。TFs與靶基因的啟動子區域結合以促進或抑制其表達。MAF家族轉錄因子(TFs)是堿性亮氨酸拉鏈 TFs,包含一個高度保守的同源區和一個堿性區。MAF TFs調節多種組織中的基因表達和分化,并且還涉及人類疾病,包括腫瘤發生。人類細胞中有五種MAF TFs:MAFA、MAFB、MAFF、MAFG和MAFK。最近的研究表明,MAFF作為缺氧基因促進腫瘤侵襲和轉移,但其在肝臟TICs中的作用尚不清楚。本研究發現MAFF是肝臟TIC自我更新所必需的,并且MAFF反義寡核苷酸(ASO)對沒有MAFA/MAFG基因拷貝數變異(CNAs)的肝癌具有治療作用。

環狀RNAs(circRNAs)由5’和3’末端通過反向剪接共價結合形成,在各種生物學過程中成為關鍵的調節因子。circRNAs由其親本pre-mRNAs生成,并分為外顯子circRNAs、內含子circRNAs和外顯子-內含子circRNAs。最近的研究揭示了circRNAs在許多生理和病理過程中的關鍵作用,包括神經精神疾病、腫瘤發生和免疫調節。幾種circRNAs,包括ciRS-7/CDR1as、circHIPK3和Sry circRNA,可充當microRNA(miRNA)海綿。有趣的是,源自癌癥相關染色體易位的融合circRNA參與了腫瘤發生和治療耐藥性。之前的研究將circPan3和circKcnt2確定為腸道干細胞自我更新和結腸炎進展的調節因子。然而,目前尚不清楚circRNAs是否以及如何調節肝臟TICs的自我更新。

近日,The Journal of Clinical Investigation?( IF14.808 )期刊發表了一篇題為circular RNA cia-MAF drives self-renewal and metastasis of liver tumor-initiating cells via transcription factor MAFF的研究論文。報道了一種稱為cia-MAF(circRNA activating MAFF)的circRNA,其在肝癌和肝臟TICs中高表達,揭示了cia-MAF與MAFF啟動子結合并募集TIP60復合物(一種MAFF轉錄所需的染色質重塑復合物),最終驅動肝臟TICs自我更新的作用機制。

 

Fig1. cia-MAF通過MAFF驅動肝癌啟始細胞自我更新和轉移的作用模型

 

首先,研究人員通過分析circRNA數據集(GSE78520)鑒定了一種功能性環狀RNA,稱為cia-MAF(circRNA activating MAFF),其在肝癌和肝臟 TIC 中強烈表達。功能研究發現,cia-MAF敲除的原代細胞和cia-maf敲除的肝臟腫瘤小鼠模型中,TICs比率降低,并顯示肝臟腫瘤發生、自我更新和轉移能力受損。相比之下,cia-MAF過表達可驅動肝臟TIC增殖、自我更新和轉移。

 

Fig2. cia-MAF敲除損害了肝臟TIC自我更新

 

機制研究顯示,cia-MAF與MAFF啟動子結合,將TIP60復合物募集到MAFF啟動子上,最終促進MAFF表達。因此,cia-MAF功能的缺失會減弱TIP60復合物和MAFF啟動子之間的結合。臨床研究發現,MAFF在肝臟腫瘤和肝臟TICs中高度表達,其反義寡核苷酸(ASO)在沒有MAFA/MAFG基因拷貝數變異(CNAs)的情況下在治療肝癌方面具有很大的治療潛力。

 

Fig3. MAFF可作為無MAFA/MAFG CNA的肝臟腫瘤的靶點

 

總之,本研究結果揭示了肝臟TIC調節和circRNA功能的另外一個層面,并為消除肝臟TICs提供了額外的靶點,特別是對于沒有MAFA/MAFG基因CNAs的肝臟腫瘤。表明cia-MAF-MAFF軸是精準醫學和個性化治療的治療靶點。

 

 

原文鏈接:https://www.jci.org/articles/view/148020

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本研究功能實驗中使用到的細胞水平和動物實驗ASO均由銳博生物提供!

 

 

 

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