Nieuwe genetische mechanismen kunnen therapeutische doelen tegen glioom opleveren

Onderzoek uit het laboratorium van Shi-Yuan Cheng, PhD, professor aan de Ken en Ruth Davey Division of Neuro-Oncology van de afdeling Neurologie, heeft nieuwe mechanismen geïdentificeerd die ten grondslag liggen aan alternatieve RNA-splitsingsgebeurtenissen in glioomtumorcellen die kunnen dienen als nieuwe therapeutische doelen. De resultaten van het onderzoek zijn gepubliceerd in het Journal of Clinical Investigation.

"We hebben een andere manier gevonden om glioom te behandelen door de lens van alternatieve splicing en hebben nieuwe doelwitten ontdekt die nog niet eerder waren geïdentificeerd, maar die belangrijk zijn voor de maligniteit van glioom," zegt Xiao Song, MD, PhD, universitair hoofddocent neurologie en hoofdauteur van het onderzoek.

Gliomen zijn het meest voorkomende type primaire hersentumor bij volwassenen en zijn afkomstig van gliacellen, die in het centrale zenuwstelsel worden aangetroffen en nabijgelegen neuronen ondersteunen. Gliomen zijn zeer resistent tegen standaardbehandelingen, waaronder bestraling en chemotherapie, vanwege de genetische en epigenetische heterogeniteit van de tumor, wat de noodzaak benadrukt om nieuwe therapeutische doelen te vinden.

Eerdere onderzoeken door het Cheng-lab, gepubliceerd in Cancer Research, hebben aangetoond dat de belangrijke splicingfactor SRSF3 significant verhoogd is in gliomen vergeleken met normale hersenen, en SRSF3-gereguleerd is RNA-splitsing bevordert de groei en progressie van gliomen door meerdere cellulaire processen in tumorcellen te beïnvloeden.

RNA-splitsing is een proces waarbij introns (niet-coderende gebieden van RNA) worden verwijderd en exons (coderende gebieden) worden samengevoegd om een volwassen mRNA-molecuul te vormen dat genexpressie in de cel ondersteunt.

In de huidige studie probeerden de wetenschappers veranderingen in alternatieve splitsing in glioomtumorcellen te identificeren, de mechanismen die aan deze veranderingen ten grondslag liggen, en hun potentieel als therapeutische doelen te bepalen.

Met behulp van computationele methoden en RNA-sequencingtechnologieën onderzochten de onderzoekers splitsingsveranderingen in glioomtumorcellen uit patiëntmonsters. Om deze veranderingen te bevestigen, gebruikten ze CRISPR-genbewerkingstechnologieën om verschillende glioom-drivermutaties te introduceren in door de mens geïnduceerde pluripotente stamcel (iPSC)-afgeleide glioommodellen.

Ze ontdekten dat deze splitsingsveranderingen worden versterkt door een variant van de epidermale groeifactorreceptor III (EGFRIII), waarvan bekend is dat deze in veel tumoren, waaronder gliomen, tot overexpressie komt en wordt geremd door een mutatie in het IDH1-gen.

p>

De onderzoekers bevestigden de functie van twee RNA-splitsingsgebeurtenissen die verschillende eiwitisovormen met verschillende aminozuursequenties creëren.

"Slechts één van deze isovormen kan de tumorgroei bevorderen, in tegenstelling tot de andere isovorm, die normaal gesproken tot expressie komt in de normale hersenen. Tumoren gebruiken dit mechanisme om de tumorbevorderende isovorm selectief tot expressie te brengen in plaats van de normale hersenisovorm," Song zei.

Het team analyseerde vervolgens stroomopwaartse RNA-bindende eiwitten en ontdekte dat het PTBP1-gen de tumorbevorderende RNA-splitsing in glioomcellen reguleert. Met behulp van een orthotopisch immunodeficiënt muismodel van glioom richtten de onderzoekers zich op PTBP1 met antisense oligonucleotide (ASO)-therapie, die uiteindelijk de tumorgroei onderdrukte.

"Onze gegevens benadrukken de rol van alternatieve RNA-splitsing bij het beïnvloeden van de maligniteit en heterogeniteit van gliomen en het potentieel ervan als therapeutische kwetsbaarheid voor de behandeling van volwassen gliomen", schreven de auteurs van het onderzoek.

De onderzoekers zijn vervolgens van plan om het potentieel te onderzoeken van het richten op PTBP1 om een antitumorale immuunrespons te induceren, aldus Song.

"Met behulp van lang gelezen RNA-seq-analyse ontdekten we dat het richten op PTBP1 in glioomcellen resulteert in de productie van veel alternatief gesplitste transcripten die afwezig zijn in normale weefsels. Daarom is ons volgende project om uit te vinden of deze isovorm kan genereren enkele antigenen." zodat het immuunsysteem de tumor beter kan herkennen", aldus Song.

Song voegde eraan toe dat haar team geïnteresseerd is in het analyseren van splitsingsveranderingen in niet-tumorcellen van glioompatiënten, zoals immuuncellen.

"We weten al dat splitsing erg belangrijk is voor het reguleren van de functie in een cel, dus het zou niet alleen de kwaadaardigheid van tumoren moeten reguleren, maar ook de functie van immuuncellen kunnen reguleren om te bepalen of ze kanker effectief kunnen doden. Dus we zijn ook een aantal bio-informatica-analyses uitvoeren in door tumoren geïnfiltreerde immuuncellen om erachter te komen of er een verandering in de splitsing optreedt nadat de immuuncel in de tumor is geïnfiltreerd.

“Ons doel is om de rol van alternatieve splicing te bepalen bij het vormgeven van de immuun-onderdrukkende micro-omgeving van tumoren en om potentiële doelen te identificeren om de effectiviteit van immuuntherapieën bij glioom te verbeteren”, aldus Song.