近年來我國前列腺癌（Prostate cancer, PCa）發病率呈逐年上升趨勢。在前列腺癌早期，雄激素剝奪治療（ADT）對大多數患者有效；但癌症複發不可避免，幾乎所有的患者都在1-2年内以去勢抵抗性前列腺癌（CRPC）的形式複發并轉移[1]。目前世界範圍内CRPC基本是不治之症，是晚期前列腺癌患者死亡的主因；故CRPC是基礎和臨床研究的重點和難點。近3-4年來，多項研究表明人類癌症中存在着廣泛的前體mRNA選擇性剪接（Alternative splicing, AS）異常，且一些腫瘤相關基因的特異剪接事件會促進癌症的發生和發展[2]。RNA選擇性剪接是指從一個轉錄的mRNA前體中通過不同的剪接方式産生不同的RNA剪接異構體(并最終導緻其編碼的蛋白質表現出不同或拮抗功能)的過程[3]。

近日，來自2003网站太阳集团的張定校團隊，聯合羅斯威爾帕克癌症研究所的唐定國和劉松團隊在Nature Communications上發表了題為Intron retention is a hallmark and spliceosome represents a therapeutic vulnerability in aggressive prostate cancer的文章[4]。該研究首次報道了人PCa在其發生發展（包括臨床治療前後）過程中RNA選擇性剪接的異常圖譜；并揭示剪接體（Spliceosome）小分子抑制劑E7107可以有效地阻礙CRPC的耐藥複發和惡性進展；提示靶向癌細胞的剪接體活性是一個新的治療惡性PCa的臨床策略。值得注意的是，E7107的一個減毒衍生物H3B-8800目前已經開始了在血液癌中臨床實驗（NCT02841540）。

基于人臨床PCa的轉錄組大數據，作者評估了不同惡性程度PCa組織（包括正常組織，原位癌，複發CRPC，和終端緻死性神經内分泌性前列腺癌（NEPC））中選擇性剪接變異的整體情況，首次發現該剪接變異的異常程度與PCa的惡性程度密切相關。結合生信分析和功能試驗，作者發現癌症的剪接異常主要通過影響相關基因的轉錄本轉換（Isoform switch）來調控PCa的發生發展。由于内含子保留（IR）在不同的PCa發生和發展時期中呈現一緻的上調變化，且是研究較少的一類AS事件，因此作者針對IR開展了進一步分析。結果顯示IR是一個新的PCa惡性進展标志物，與PCa的侵襲轉移能力和耐藥性密切相關。另外，IR事件在正常胚胎幹細胞和癌症幹細胞中都明顯增多，表明IR可能調控PCa的幹性。随後，作者分析了IR的剪接機制，發現侵襲性PCa中IR的大幅度增多更可能受反式作用因子的調控。進一步分析發現，IR并不會導緻相關基因的表達表達水平由于NMD(Nonsense-mediated mRNA Decay)而下調，且被保留的内含子可能還具有一定的編碼能力，暗示了IR在PCa中有一定的調控功能。

作為一個控制雄性器官發育的關鍵轉錄因子，雄激素受體（Androgen receptor, AR）是PCa的driver基因。通過生信分析和細胞學試驗，作者均發現AR可以顯著影響PCa的AS圖譜。結合受AR調控的AS相關基因和AR的轉錄靶基因，發現二者之間并沒有明顯聯系，表明受AR影響的AS調控機制和轉錄調控機制是相對獨立的。AS主要受剪接體的調控，作者分析了274個編碼剪接調控因子的基因（Splicing regulatory genes, SRGs）在PCa中的突變情況。結果發現，絕大多數SRGs（~90%）的突變頻率處于較低水平（<5%）；SRGs在早期PCa中主要發生基因缺失，而在CRPC中主要發生基因擴增。大約68%的SRGs在PCa不同時期存在異常表達現象，且在CRPC中相對較多，表明侵襲性PCa對剪接體的異常活性有偏好依賴性。進一步分析發現SRGs可以作為PCa的獨立預後因子。以上發現的臨床價值在于靶向抑制剪接體的活性可能會抑制PCa的惡性進展。為此，作者利用剪接體的小分子抑制劑發現，癌細胞比正常細胞對E7107更加敏感；且E7107能重編程PCa的AS圖譜，并激活一些抑癌基因的表達。在轉錄水平上，E7107可将CRPC的轉錄組逆轉到惡性程度較低的原位癌狀态。最後，通過體内移植瘤和MYC-driven PCa小鼠模型試驗證實，E7107可以抑制PCa的整體AS水平，并通過促進細胞分化和抑增癌基因相關通路活性等，最終阻礙目前無藥可愈CRPC的生長。

該研究首次系統地揭示了PCa發生發展過程中mRNA剪接異常的動态變化，發現IR可作為PCa惡性進展的标志之一。通過驗證SRG可改變AS模式并影響PCa的侵襲性，證實了CRPC對剪接體活性的偏好依賴性。最後，利用體外和體内（包括轉基因腫瘤模型）試驗進一步證實靶向癌細胞的剪接體活性是一個新的治療惡性PCa臨床策略。

該研究的共同第一作者為張定校教授與羅斯威爾帕克癌症研究所生物信息系劉松教授團隊的胡強研究員。2003网站太阳集团的張定校教授和羅斯威爾帕克癌症研究所的唐定國教授和劉松教授（生物信息系主任）為本文的共同通訊作者。

原文鍊接：https://www.nature.com/articles/s41467-020-15815-7

Reference

[1] D. Zhang, S. Zhao, X. Li, J.S. Kirk, D.G. Tang, Prostate Luminal Progenitor Cells in Development and Cancer, Trends Cancer, 4 (2018) 769-783.

[2] D. Zhang, D.G. Tang, "Splice" a way towards neuroendocrine prostate cancer, EBioMedicine, 35 (2018) 12-13.

[3] A. Paschalis, A. Sharp, J.C. Welti, A. Neeb, G.V. Raj, J. Luo, S.R. Plymate, J.S. de Bono, Alternative splicing in prostate cancer, Nat Rev Clin Oncol, 15 (2018) 663-675.

[4] D. Zhang, Q. Hu, X. Liu, Y. Ji, H.-P. Chao, Y. Liu, A. Tracz, J. Kirk, S. Buonamici, P. Zhu, J. Wang, S. Liu, D.G. Tang, Intron retention is a hallmark and spliceosome represents a therapeutic vulnerability in aggressive prostate cancer, Nature communications, 11 (2020).