上海交通大學醫學院附屬第九人民醫院范先群教授主攻眼部腫瘤和眼眶外科，在基礎研究和臨床治療方面取得突出成就。其帶領的眼腫瘤團隊利用ChIRP-MS技術（一種研究RNA-蛋白相互作用的技術手段）結合RNA-seq、ChIP等一系列體內體外實驗對視網膜母細胞瘤新的作用機制進行了深入研究。研究發現腫瘤細胞中Ch12p 13.32染色質開放，激活一種新型lncRNA GAU1表達，GAU1可以在致癌基因GALNT8啟動子區富集，招募轉錄因子TCEA1到啟動子區，促進其表達，從而影響腫瘤的發生，該研究提出了一種新的染色質動力學的致癌機制，同時該研究臨床數據分析還發現高表達GAU1預示著更低的患者生存率，為視網膜母細胞瘤患者早期診斷和預后生存提供重要檢測指標和治療新靶點。該研究成果近期發表在國際著名學術期刊Nucleic Acids Research（IF:11.561）雜志上。（ChIRP-MS實驗由數譜生物提供技術服務）

研究背景

      染色質結構的變化可以調控基因在轉錄，復制，重組和損傷修復過程中對調節因子的結合能力。開放染色質暴露許多游離轉錄因子的結合表面，而閉合染色質表現出密度增加和模糊蛋白結合位點。染色質動力學的破壞導致異常基因表達，染色體易位以及腫瘤發生等，因此，染色質動力學在人類疾病的發病機制中受到越來越多的關注。

      動態染色質的異常轉化會使蛋白質編碼基因表達失調，可能是腫瘤發生的重要誘導物，染色質動力學還可以調控長鏈非編碼RNA（lncRNA）表達以影響腫瘤形成。然而，在腫瘤發生中，染色體結構的動態變化是否可以同時調節長鏈非編碼RNA和蛋白質編碼基因仍然不確定。在我們的研究中，我們首次鑒定了一種新的動態染色體驅動機制，可以共激活chr12p13.32中的基因簇，即一種新的lncRNA GAU1和一種蛋白質編碼基因GALNT8，通過RNA-seq、ChIRP-MS等一系列體內體外實驗發現GAU1可以在致癌基因GALNT8啟動子區富集，招募轉錄因子TCEA1到靶基因啟動子區，促進其表達，從而影響腫瘤的發生。

研究思路

      首先作者對視網膜母細胞瘤組織染色質動力學進行了研究，RNA-seq、FAIRE發現chr12 p13.32在腫瘤細胞中處于開放狀態，可以激活LOC101929549和蛋白質編碼基因GALNT8。qPCR、WB發現GALNT8和LOC101929549在腫瘤細胞中顯著過表達。并且開放染色質的組蛋白信號在LOC101929549 / GALNT8基因座中顯著增加。隨后作者通過生信分析、載體構建、免疫熒光分析以及WB等實驗確定LOC101929549沒有蛋白編碼能力，屬于一種新型lncRNA，并命名為GAU1。

      接下來作者對GAU1/GALNT8的功能進行了研究，體外敲除/過表達GAU1/GALNT8發現，敲除會導致集落形成降低以及細胞周期受到抑制，而過表達則會促進這些作用。體內原位移植實驗表現出跟體外實驗一樣的預期結果。表明GAU1/GALNT8可以發揮促癌基因作用，調控腫瘤發生。qPCR和免疫組織化學染色發現GAU1/GALNT8在視網膜母細胞瘤組織中明顯上調，TCGA、R2、Dorsman等數據庫分析及KM曲線分析發現，GAU1/GALNT8高表達對應較差的預后，可以作為潛在指示腫瘤發生的biomarker。

      最后作者對GAU1/GALNT8的作用機制進行了研究。核質分離及RNA-FISH發現GAU1分布于細胞核中，載體構建、qPCR、WB等實驗發現GAU1可以順式調控下游靶基因GALNT8的表達。然后作者通過ChIRP對lncRNA GAU1進行了研究，ChIRP-PCR、ChIRP-MS、ChIP、WB、qPCR等實驗發現，GAU1可以在GALNT8啟動子區顯著富集， TCEA1可以和GAU1/GALNT8啟動子區相互作用，以上結果表明在視網膜母細胞瘤中，開放染色質促進GAU1/GALNT8的共激活，GAU1可以招募轉錄因子TCEA1到致癌基因GALNT8啟動子區，促進其表達，從而促進腫瘤發生。

技術路線

結果展示

圖1 染色質動力學研究結果，腫瘤組織中Chr12p 13.32區域染色質開放，導致GAU1和GALNT8共激活，且GAU1屬于新型lncRNA

圖2 功能研究結果，GAU1/GALNT8促進腫瘤發生，高表達對應較差預后

圖3 機制研究結果，GAU1是核lncRNA，調控GALNT8表達

圖4 深入機制研究結果，GAU1在GALNT8啟動子區富集，招募轉錄因子TCEA1結合到啟動子區，激活其表達，促進腫瘤發生

研究意義

      在這項研究中，研究人員通過ChIRP-MS技術結合RNA-seq、ChIP等一系列體內體外實驗對視網膜母細胞瘤新的作用機制進行了深入研究。腫瘤細胞中12號染色體13.32區域染色質處于開放狀態，可以激活一種新型lncRNA GAU1表達，GAU1可以在致癌基因GALNT8啟動子區富集，招募轉錄因子TCEA1到靶基因啟動子區，促進其表達，從而影響腫瘤的發生，該研究呈現出一種新的染色質調整的動力學機制。同時為視網膜母細胞瘤患者早期診斷和預后生存提供重要檢測指標和治療新靶點。

原文出處

Dynamic chromosomal tuning of a novel GAU1 lncing driver at chr12p13.32 accelerates tumorigenesis. Nucleic Acids Research, 2018