肺癌是最常見的癌癥類型，非小細胞肺癌（NSCLC）占所有肺癌病例的85%。盡管近年來在診斷和治療方法上取得了長足的進步，但NSCLC患者的5年總體生存率仍不能令人滿意。雖然大量研究表明，多種癌基因和抑癌基因參與了NSCLC的發病機制，但NSCLC致癌的分子基礎仍未完全闡明。因此，仍有必要探索NSCLC中未知的分子機制，以鑒定新的診斷和治療靶點。
tRNA衍生片段（tRFs）是一類新型小非編碼RNAs（sncRNAs），由成熟或前體轉移RNAs（tRNAs）的特異性切割產生。根據其長度、切割位置以及與tRNAs匹配的序列，tRFs大致分為五種亞型：tRF-5、tRF-3、tRF-2、tRF-1和tRNA半分子（tRNA halves, tiRNA）。tRF-5是由D環的5’端切割產生的；tRF-3來源于TψC環的3’端，包含CCA修飾；tRF-2僅由反密碼子莖和環tRNA組成；tRF-1從前體tRNA的3’末端開始產生，其特征是在3’末端攜帶poly-U殘基；tiRNA是由成熟tRNA的反密碼子環特異性切割產生的。tRFs最初被視為下一代測序（RNA-seq）數據集中發現的tRNA的非功能性降解產物。然而，與成熟tRNAs的特定結構域匹配的reads重復出現表明這些sncRNAs可能是有功能的。事實上，新的證據表明tRFs參與了各種分子過程，例如基因沉默、RNA加工、蛋白質生物合成和致癌轉化。一些tRFs也與某些類型癌細胞的增殖、遷移和侵襲有關。然而，tRFs是否以及如何參與NSCLC的腫瘤發生在很大程度上仍然未知。
近日，Journal of Hematology & Oncology（IF17.388）期刊在線發表了一篇題為A novel tRNA-derived fragment AS-tDR-007333 promotes the malignancy of NSCLC via the HSPB1/MED29 and ELK4/MED29 axes的研究論文。報道了一種在NSCLC中上調的新型tRF AS-tDR-007333，且其上調與NSCLC的發展和進展有關。揭示了AS-tDR-007333通過雙重HSPB1-和ELK4-MED29調節機制促進NSCLC腫瘤發生的分子機制，暗示AS-tDR-007333可能作為NSCLC的潛在治療靶點。
首先，為了鑒定和表征NSCLC中差異表達的循環tRFs，研究人員比較了9對來自NSCLC患者術前和術后血漿樣本之間的tRF表達譜。tRF和tiRNA測序顯示tRF表達譜在術前和術后血漿樣本之間存在顯著差異。循環tRFs的長度范圍為15~50個核苷酸（nt），其中53.97%和30.11%的tRFs分別在20~23nt和31~33nt之間。值得注意的是，術后血漿中大多數tRFs的表達水平顯著低于術前血漿樣品中的表達水平，表明血漿tRFs上調與NSCLC中腫瘤的存在有關。堆積圖表明，通過切割成具有相同序列的片段，可以從不同的tRNAs產生一種類型的tRF或tiRNA。餅圖分析顯示，大多數血漿tRFs來源于tRNAs的5’端。同樣，tiRNA系列更多地屬于tiRNA-5。
Fig1. NSCLC患者血漿tRFs表達譜特征
基于測序數據和qRT-PCR分析，研究人員發現AS-tDR-007333是一種未被表征的新型tRF，其在NSCLC組織、血漿和細胞中顯著上調，并可能在NSCLC的發病機制中發揮關鍵作用。臨床上，AS-tDR-007333過表達可以將NSCLC患者與健康對照區分開來，并且與NSCLC患者的不良預后相關。
Fig2. tRF AS-tDR-007333在NSCLC中上調，并與NSCLC患者的不良預后相關
為了評估AS-tDR-007333在NSCLC中的生物學功能，研究人員在NSCLC細胞中進行了功能獲得性和功能缺失性實驗。結果發現，過表達AS-tDR-007333促進了NSCLC細胞的增殖和遷移，而敲低AS-tDR-007333則會產生相反的效果。
Fig3. AS-tDR-007333促進NSCLC細胞的增殖和遷移能力
接下來，研究人員通過染色質免疫沉淀（ChIP）、熒光素酶報告基因、RNA pulldown、質譜分析、RNA免疫沉淀（RIP）、Western blot、免疫共沉淀（Co-IP）實驗和挽救實驗探索了tRF在NSCLC中的調節機制。結果表明，AS-tDR-007333通過兩種不同的機制激活MED29，從而促進NSCLC細胞的惡性。首先，AS-tDR-007333與HSPB1結合并相互作用，通過增強MED29啟動子中的H3K4me1和H3K27ac來激活MED29表達。其次，AS-tDR-007333刺激轉錄因子ELK4的表達，它與MED29啟動子結合并增加其轉錄。
Fig4. AS-tDR-007333通過HSPB1-MED29和ELK4-MED29軸促進NSCLC腫瘤發生的作用機制
最后，鑒于AS-tDR-007333在NSCLC中充當致癌tRF，研究人員假設抑制AS-tDR-007333可能對NSCLC具有治療作用。因此，為了評估AS-tDR-007333抑制劑在體內的治療效果，研究人員合成了用于體內研究的AS-tDR-007333靶向抑制劑。結果顯示，AS-tDR-007333抑制劑組的腫瘤體積顯著更小，平均腫瘤重量顯著更低。此外，AS-tDR-007333抑制劑組異種移植腫瘤組織中AS-tDR-007333、HSPB1、ELK4、MED29的表達水平被顯著抑制，MED29和Ki-67蛋白的表達水平也被抑制。表明AS-tDR-007333抑制劑在體內可以通過抑制MED29的表達來抑制NSCLC腫瘤生長。
Fig5. 靶向AS-tDR-007333的抑制劑可減少體內NSCLC腫瘤的生長
總之，本研究將AS-tDR-007333鑒定為NSCLC中的新型致癌tRF。揭示了AS-tDR-007333通過激活HSPB1和ELK4介導的表觀遺傳和轉錄調控軸來靶向致癌MED29，從而促進NSCLC細胞惡性的作用機制。并在體外和體內證明了抑制AS-tDR-007333可抑制NSCLC細胞的增殖。本研究結果強調了tRF在NSCLC中的重要性，并表明AS-tDR-007333可以作為NSCLC的一種有前途的診斷/預后生物標志物和新的治療靶點。
原文鏈接：
https://jhoonline.biomedcentral.com/articles/10.1186/s13045-022-01270-y
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