【Ref: Katsushima K, et al. Nat Commun. 2016 Dec 6;7:13616. doi: 10.1038/ncomms13616.】

胶质母细胞瘤（GBM）有组织学特征各异的不同表型，可能来源于不同的胶质瘤干细胞（GSC）的定向分化。肿瘤干细胞的自我更新能力和多向分化潜能与肿瘤的进展、侵袭和转移密切相关。因此，理解肿瘤干细胞潜在的调控机制有重要意义。在神经干细胞中，Notch信号通路主要是通过激活下游效应器，抑制细胞分化。肿瘤发生过程中，Notch可以促进GSC的自我更新并抑制其分化。Notch信号对脑肿瘤干细胞的调控机制与神经发育期间神经干细胞的调控相似。但是，Notch信号通路与其下游的效应器通过哪些基因来维持GSC的干性特征，仍不清楚。日本名古屋大学医学科学高级研究所表观遗传科的Keisuke Katsushima 等发现在GSC中激活Notch 1，能特异性诱导表达非编码RNA（lnc RNA）和牛磺酸上调基因1（TUG1），为特异性TUG1靶向治疗GBM提供有力的理论基础和开辟新的治疗途径，其研究结果发表于2016年12月的《Nat Commun》上。

作者发现，在胶质瘤干细胞的细胞质中，TUG1可以通过吸附miR-145的方式协调和促进自我更新。在细胞核中，胶质瘤干细胞通过组蛋白H3K27甲基化的特异位点，结合YY1活性方式活化多硫蛋白而抑制分化基因。此外，在体内通过静脉给药注射反义寡核苷酸TUG1诱导GSC分化，可有效地抑制GSC生长。通过Notch信号通路调控表达显示，TUG1在GSC中高表达和维持胶质瘤干细胞的干性特征。作者同时开发新型反义寡核苷酸（ASO）靶向TUG1药物，结合载药系统（DDS），通过静脉注射或其它给药途径到达肿瘤部位，起到治疗GBM的作用，

作者的研究结果如下：① TUG1可作为Notch信号通路调控lnc RNA靶点。② TUG1能维持GSC细胞干性特征。通过流式细胞仪分析检测，发现在GSC中使用siRNA抑制TUG1，诱导细胞凋亡和减少细胞增殖。③ TUG1拮抗miR-145，调节SOX2和MYC。所有上调的miRNAs中，TUG1显著抑制miR-145。为进一步分析TUG1对miRNA拮抗作用，作者将TUG1进行转录，预测miR-145的结合位点；结果显示异位转录表达的TUG1可以有效地抑制SOX2和MYC上的miR-145表达，而突变的TUG1则无此功能。④ TUG1-PRC2基因杂交可抑制神经元分化基因。作者使用5-溴尿苷（BrU）标记物将TUG1 RNA转染至GSC中，再采用抗BrU抗体免疫沉淀分析，显示TUG1成为PRC2组成部分。利用siRNA抗TUG1或RNase处理，PRC2与YY1之间的相互作用被打乱，表明TUG1在PRC2和YY1之间有联合和支撑作用。比较TUF1靶基因与YY1靶基因之间的关系，结果发现525个基因（83.3%）与YY1融合。基因表达微阵列分析表明，靶基因上调后抑制TUG1。TUG1靶基因，如BDNF、NGF和NTF3是神经元分化的重要调节器。作者通过RNA纯化染色体分离（ChIRP）分析，证实内源性TUG1可以直接结合到BDNF、NGF和NTF3的启动子内。⑤ TUG1外显子在维持GSC干性中起到关键作用。为验证miR-145和PRC2对干细胞结构的影响，作者在用γ-分泌酶抑制剂处理过的GSC中检测到TUG1每个外显子的过表达，进一步支持TUG1的异位表达及其缺乏突变的特点。值得注意的是，内源性TUG1在血清诱导的GSC中受抑制，表明TUG1靶基因是干性表达。⑥ 分析临床上人类GBM样本的TUG1表达和Notch1与TUG1之间相互作用，作者指出TUG1在GBM中的表达显著高于正常脑组织。此外，约70% Notch1阳性的GBM细胞在病变周围高表达TUG1，部分GBM细胞既不表达Notch1也不表达TUG1。

最后作者指出，胶质瘤干细胞Notch1通路的激活可以特异性表达TUG1。TUG1通过拮抗细胞质中的MIR-145提高细胞自我再生；同时在细胞核中，YUG1通过与PRC2的结合，提高组蛋白特异位点H3K27me3与YY1的结合活性，从而抑制调控分化的相关基因。通过静脉输入TUG1的反义寡核苷酸靶向制剂，能诱导体内胶质瘤干细胞分化并有效抑制肿瘤细胞生长。Notch-IncRNA通路在调节胶质瘤细胞自我再生中起重要作用。因此作者认为，以TUG1为靶点的治疗方法可以抑制胶质瘤干细胞群，有助于开辟治疗胶质母细胞瘤的新途径。

（宁夏医科大学总医院李信晓编译，复旦大学附属华山医院陈灵朝博士审校，《神外资讯》主编、复旦大学附属华山医院陈衔城教授终审）