GSCTSLs调控组蛋白H3K27和H3K4甲基化诱导胶质瘤细胞去分化增强肿瘤表型异质性

Multipotential differentiation of glioma stem cells (GSCs) promotes generation of phenotypic heterogeneity, contributing to therapeutic resistance in glioma. Our previous study demonstrated that “glioma stem cells transformation specific lncRNAs (GSCTSLs)” could drive dedifferentiation and reprogramming of differentiated glioma cells to transform into glioma stem like cells, and modify histone H3K27 and H3K4 methylation combind with EZH2, LSD1 and MLL1. Based on the previous results, this subject specifically aims to: confirm the role of GSCTSLs in induction of dedifferentiation and enhancement of phenotypic heterogeneity in differentiated glioma cells; detect whether GSCTSLs is required for maintenance of phenotypic heterogeneity and GSCs; reveal the mechanism that GSCTSLs modified histone H3K27 and H3K4 methylation to induce dedifferentiation and phenotypic heterogeneity by regulating EZH2, LSD1 and MLL1; uncover the possibility that inhibiting GSCs proliferation, reducing phenotypic heterogeneity and enhancing the sensitivity to radio- and chemotherapy in glioma by regulating the expression of GSCTSLs. This subject will explore the potential mechanisms underlying the generation of the GSCs and phenotypic heterogeneity from the aspect of epigenetics, promote the understandings of molecular mechanisms of glioma, and provide new target against GSCs to improve glioma treatment.

胶质瘤干细胞（GSCs）多向分化导致的表型异质性构成了胶质瘤治疗抵抗的基础。我们前期研究初步鉴定出3种“胶质瘤干细胞转化特异性lncRNAs（GSCTSLs）”可使胶质瘤细胞去分化重编程为胶质瘤干样细胞，并能与EZH2、LSD1和MLL1结合修饰组蛋白H3K27和H3K4甲基化。本课题拟在此基础上，通过明确GSCTSLs诱导胶质瘤细胞去分化增强表型异质性的作用，判断GSCTSLs在胶质瘤表型异质性和GSCs维持中的必要性，揭示GSCTSLs调控EZH2、LSD1和MLL1修饰H3K27和H3K4甲基化发挥“干性”诱导增强表型异质性的机制，以期望通过调控GSCTSLs表达抑制GSCs增殖降低胶质瘤表型异质性，增强胶质瘤对放射化学治疗的敏感性。该课题从表观遗传学层面探索GSCs和肿瘤表型异质性发生的机制，注重基础研究对临床治疗的引导作用，对发现新的胶质瘤治疗靶点具有积极的意义。

胶质瘤作为一种最致命的恶性肿瘤，对放疗化疗不甚敏感，容易复发，尽管各种新药的研发并伴随放疗及手术的发展，但是胶质瘤患者的平均生存期并未得到显著延长。非编码RNA在肿瘤发生发展和干细胞多潜能方面发挥至关重要的作用。.本项目明确GSCTSLs可有效使已分化的胶质瘤细胞重编程获得肿瘤干细胞性能，并在体内获得更强的成瘤能力。在大样本胶质瘤标本中，证明GSCTSLs与胶质瘤表型异质性存在相关性，可作为胶质瘤病理级别和患者预后的判断指标。敲除GSCTSLs可抑制GSCs自我更新，促进GSCs分化，降低颅内成瘤大小和减少表型异质性。在机制上，GSCTSLs可通过结合EZH2、LSD1和MLL1调控H3K27甲基化，发挥重编程作用。在治疗上，敲除GSCs的GSCTSLs后，给予放射和替莫唑胺治疗，可更有效地促进GSCs分化，抑制GSCs自我更新，延长裸鼠生存期，降低颅内肿瘤大小，减少肿瘤内细胞表型异质性。研究表明GSCTSLs可作为针对胶质瘤抵抗治疗中新的治疗靶点。.此外，项目首次证明NTZ可作为一种自噬抑制剂，通过在自噬后期增强转录或抑制翻译后降解，上调ING1，诱导胶质母细胞瘤细胞周期阻滞。首次发现miR-195可通过抑制CX3CR1介导的神经炎症对抗慢性脑缺血损伤。首次证明miRNA表达水平可以作为一种潜在的自发性脑出血早期诊断提供新的生物标记物。首次发现肿瘤干细胞可分泌具有生物活性的miR-19b-3p外泌体诱导肿瘤发生EMT，并证明CD103赋予了肿瘤干细胞外泌体的器官靶向性。首次证明高水平的TUG1过表达与多种癌症患者的不良总生存期和病理情况存在显著相关性。首次在大样本癌症标本中证明miR-93-3p可靶向PEDF发挥抑制癌细胞凋亡，促进癌细胞迁移和侵袭的作用。.本项目圆满完成了预定任务，发表标注基金信息SCI文章 6 篇，其中申请人以第一/并列第一作者共发表 SCI 收录文章4 篇（最高IF=10.679），获得省部级奖励 1项，申请国家发明专利5项，培养和协助培养研究生 17 人，国际和国内会议报告4 次。课题组主要成员在资助期间以第一/通讯作者共发表 SCI 收录文章 20 篇。在本项目的资助下，课题组系统地探索了非编码RNA对胶质瘤、脑卒中和其它恶性肿瘤的作用和机制，对近一步发展非编码RNA对临床的应用提供了理论基础，对发现新的胶质瘤治疗靶点具有积极的意义。