Cancer Res | 武汉大学胡克团队通过全基因组剪接QTL分析确定了非小细胞肺癌的致病风险变异

可变RNA剪接是连接遗传变异与人类疾病的重要机制。虽然全基因组关联分析( genome-wide association studies，GWAS )的信号在以往的研究中已经与表达数量性状位点( expression quantitative trait locus，eQTL )相关联，但还需要进一步的工作来更好地阐明与其他遗传调控机制的关系，如剪接QTL ( sQTL )。

2023年3月20日，武汉大学胡克团队在Cancer Research（IF=13）上在线发表题为“Genome-wide splicing QTL analysis identifies causal risk variants for non-small cell lung cancer”的研究论文，该研究对癌症基因组图谱( The Cancer Genome Atlas，TCGA )中的1010例非小细胞肺癌( non-small cell lung cancer，NSCLC )样本中进行了全基因组sQTL分析，以确定可能影响RNA剪接的变异。鉴定的s QTL基本独立于eQTL，主要富集在外显子区域、遗传调控元件、RNA结合蛋白( RBP )结合位点和已知的NSCLC风险位点。此外，受sQTLs影响的靶基因( sGenes )参与癌症的多个过程，包括细胞生长、凋亡、代谢、免疫浸润和药物反应等，且sGenes在NSCLC中经常发生遗传变异。

该研究利用15474例病例和12375例对照的GWAS数据系统筛选与NSCLC风险相关的sQTL，发现一个sQTL变异体rs156697-G等位基因与NSCLC风险增加显著相关。在另外两个大人群队列中进一步验证rs156697 - G变异与NSCLC风险的相关性。风险变异促进了GSTO2备选外显子5的包含，导致GSTO2全长异构体( GSTO2-V1 )的表达量升高，而截短型GSTO2异构体( GSTO2-V2 )的表达量降低，这是由RBP醌化( QKI )引起的。机制上，与GSTO2 - V1相比，GSTO2-V2通过增加AKT1的S -谷胱甘肽化，从而在功能上阻断AKT1的磷酸化和活化，从而抑制NSCLC细胞的增殖。总之，该研究提供了与NSCLC风险相关的剪接变异的全面观点，并提供了一套具有治疗潜力的遗传靶标。

肺癌一直是全球癌症相关死亡的首要原因。非小细胞肺癌( non-small cell lung cancer，NSCLC )是肺癌最常见的病理类型，占肺癌总数的80 % ~ 85 %，严重威胁公众健康。遗憾的是，由于缺乏早期疾病症状，大多数NSCLC患者确诊时已处于晚期，预后较差。因此，迫切需要鉴定高效、特异的生物标志物来制定早期预防策略。目前，对于NSCLC的危险因素仍知之甚少。尽管环境危险因素(如吸烟)已被广泛证实与NSCLC的发病风险有关，但遗传变异在NSCLC的发病机制中也起着重要作用。全基因组关联研究( genome-wide association studies，GWAS )已发现许多与肺癌风险相关的遗传变异。然而，这些变异背后的因果机制尚未完全阐明。

可变剪接( AS )是一种转录后调控的关键机制，它可以从单个基因产生不同的mRNA转录本，从而编码结构和功能不同的蛋白质异构体。AS影响超过90 %的人类基因，在维持细胞稳态、调节细胞分化和发育中发挥关键作用。异常AS在癌症组织中经常发生，并被认为是癌症发展的标志。

在癌症中，发生异常AS的基因编码具有不同生物学功能的蛋白质，参与细胞增殖和侵袭，从而促进癌症的发展。已有的证据表明pre - mRNA剪接的调控可以由遗传变异控制，这被称为剪接数量性状位点( sQTLs ) 。与已被广泛研究的表达数量性状位点( expression quantitative trait locus，e QTL )相比，影响mRNA剪接的遗传变异及其在NSCLC中的功能作用的知识仍然有限。因此，在非小细胞肺癌组织中鉴定sQTLs具有重要意义。

sQTL rs156697在NSCLC风险中的功能和机制示意图（图源自Cancer Research ）

该研究首先利用癌症基因组图谱( The Cancer Genome Atlas，TCGA )中具有可变剪接事件的基因型和百分含量( Percent Spliced In，PSI )数据的1010例NSCLC样本进行全基因组sQTL分析，以确定影响mRNA剪接的遗传变异。经过严格的筛选标准，共检测到62 266个显著的sQTL SNPs。随后，研究人员对这些sQTL SNPs及其对应的靶基因( sGenes )的功能特性进行了全面表征。最后利用芯片数据在15474个病例和12375个对照中系统地筛选出与NSCLC风险相关的sQTL，并鉴定出与NSCLC风险显著相关的sQTL rs156697。该研究进一步在4509例病例和4509例对照的大规模人群中独立验证了sQTL rs156697与NSCLC风险的关联。

通过整合大规模人群和一系列生物学实验，该研究证明了功能性sQTL变异体rs156697-G等位基因促进了GSTO2备选外显子5的纳入，从而影响了GSTO2异构体的表达水平，对细胞增殖和p-AKT1信号传导产生了不同的影响，从而增加了NSCLC的发病风险。总之，该研究加深了目前对NSCLC癌变过程中基因驱动的剪接变异及其在NSCLC中潜在功能相关性的理解。

参考信息：

https://doi.org/10.1158/0008-5472.CAN-22-3184

转自：“iNature”微信公众号

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