肾细胞癌中保留内含子与毒害外显子的协同表达调控及其与mTOR信号和免疫特征的关联研究

本研究针对肾细胞癌(ccRCC)中异常RNA剪接的调控机制展开深入探索。研究人员通过转录组分析和实验验证，首次揭示了ccRCC肿瘤中存在保留内含子(IR)与毒害外显子(PE)的协同表达模式，发现mTOR信号抑制会显著增加无义介导的mRNA降解(NMD)靶向转录本。研究证实高IR水平的肿瘤具有更差的预后和更强的免疫细胞浸润特征，为ccRCC的生物标志物开发和免疫治疗策略提供了新思路。论文发表于《Cell Reports》。

　　

在癌症研究领域，RNA剪接异常正成为肿瘤发生发展的重要推手。其中，保留内含子(Intron Retention, IR)和毒害外显子(Poison Exon, PE)这两种特殊的剪接变异形式尤为引人注目。它们不仅能够改变基因表达谱，还可能产生被无义介导的mRNA降解(Nonsense-Mediated Decay, NMD)途径靶向的转录本。然而，这些异常剪接事件在肾细胞癌(ccRCC)中的调控机制及其临床意义仍不清楚。ccRCC作为最常见的肾癌类型，其独特的分子特征包括VHL基因突变和mTOR信号通路异常激活，但关于这些改变如何影响RNA加工过程的认识仍然有限。

美国北卡罗来纳大学教堂山分校Lineberger综合癌症中心的研究人员开展了一项创新性研究。通过对TCGA数据库的转录组分析和实验验证，他们发现ccRCC肿瘤中存在IR和PE的协同表达模式，并将肿瘤分为IR-high和normal-like两种亚型。重要的是，IR-high肿瘤表现出更差的预后和更强的免疫细胞浸润特征。研究还揭示了mTOR信号抑制会显著增加NMD靶向转录本，建立了mTOR-NMD信号串扰的新机制。这些发现为理解ccRCC的发病机制提供了新视角，并为开发新的生物标志物和治疗策略奠定了基础。相关研究成果发表在《Cell Reports》上。

研究人员主要采用了以下关键技术方法：1)利用TCGA数据库的RNA测序数据进行全基因组剪接分析；2)使用mTOR抑制剂(sapanisertib和Torin2)处理肾癌细胞系并分析剪接变化；3)通过NMD特异性抑制剂(SMG1i)验证mTOR-NMD通路串扰；4)采用半定量PCR验证关键IR和PE事件；5)基于免疫特征基因集进行肿瘤微环境分析。

ccRCC表现出协调的IR
通过对多种癌症类型的比较分析，研究人员发现ccRCC表现出最显著的IR增加。计算每个样本的平均内含子保留(RI)评分显示，ccRCC肿瘤的IR水平显著高于正常组织。值得注意的是，不同基因的IR事件在ccRCC中呈现高度相关性，提示存在全局性的调控机制。

IR将ccRCC分层为临床相关亚型
基于IR模式的无监督聚类将ccRCC样本分为IR-high和normal-like两组。临床数据分析显示，IR-high肿瘤患者的总生存期显著缩短，且主要富集在预后较差的TCGA M2分子亚型中。这些发现确立了IR作为ccRCC预后标志物的潜力。

mTOR信号在IR-high ccRCC肿瘤中下调
基因集富集分析揭示IR-high肿瘤中mTORC1信号通路显著下调。实验证实，mTOR抑制剂处理可诱导肾癌细胞中IR增加，而mTOR激活则降低IR。遗传学证据显示，携带mTOR通路激活突变(如MTOR、RHEB等)的肿瘤IR水平较低，进一步支持mTOR信号对IR的调控作用。

mTOR调节ccRCC肿瘤中的PE包含
研究发现IR-high肿瘤中富含含有提前终止密码子(PTC)的PE，这些转录本通常是NMD的靶标。实验证明mTOR和NMD抑制剂都能显著增加PE的包含，且两者诱导的PE事件高度重叠。剂量实验显示mTOR抑制剂以浓度依赖方式增加特定PE的包含，建立了mTOR-NMD通路串扰的直接证据。

NMD转录本在IR-high ccRCC肿瘤中上调
IR-high肿瘤表现出NMD靶向转录本的积累，包括IR和PE产生的转录本。研究人员构建了NMD活性特征基因集，发现IR-high肿瘤具有显著的NMD抑制特征。这些数据表明侵袭性ccRCC肿瘤可能通过逃逸NMD来维持异常RNA异构体。

肿瘤特异性IR与免疫激活特征相关
值得注意的是，IR-high肿瘤表现出更强的CD8⁺ T细胞浸润特征，但其肿瘤突变负荷(TMB)与normal-like肿瘤无差异。研究人员开发了"新抗原RI负荷"指标，发现完全缓解的黑色素瘤患者具有更高的新抗原RI负荷。这些发现提示IR衍生的新抗原可能在抗肿瘤免疫中发挥作用。

这项研究系统阐明了ccRCC中IR和PE的协同表达模式及其临床意义。研究发现不仅揭示了mTOR-NMD信号串扰这一新机制，还为理解ccRCC的异质性提供了新视角。特别重要的是，IR-high肿瘤表现出的免疫浸润特征和潜在的新抗原产生，为开发基于RNA剪接的免疫治疗策略提供了理论依据。尽管IR衍生新抗原的免疫原性仍需进一步验证，但本研究无疑为ccRCC的精准医疗开辟了新的研究方向。这些发现也可能适用于其他具有低TMB但对免疫治疗有反应的癌症类型，具有广泛的临床转化潜力。