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为探究可变多聚腺苷酸化（APA）与非小细胞肺癌（NSCLC）易感性的关系，浙江大学医学院研究人员构建 APA 调控的 3′非翻译区（3′UTR）图谱，进行 3′UTR APA 转录组关联研究（3′aTWAS），鉴定出相关易感基因，为 NSCLC 研究提供新视角。
在生命的微观世界里，基因的调控就像一场精密的 “交响乐”，而可变多聚腺苷酸化（Alternative Polyadenylation，APA）便是其中重要的 “乐章”。APA 在大多数人类基因的转录后调控中发挥着关键作用，它通过选择不同的多聚腺苷酸化（poly [A]）位点，生成 3′非翻译区（3′UTR）长度不同的转录本，进而影响基因表达。在癌症领域，APA 也有着不可忽视的影响力，比如乳腺癌中 3′UTR 缩短会抑制肿瘤抑制基因。然而，在非小细胞肺癌（Non-Small Cell Lung Cancer，NSCLC）方面，APA 相关的分子特征，尤其是在东亚人群中的情况，还未得到充分研究。此前的全基因组关联研究（Genome-Wide Association Study，GWAS）虽然发现了许多与 NSCLC 相关的遗传位点，但大多变异位于非编码或基因间区域，确定这些位点的分子调节因子仍是一个重大挑战。而且，以往研究主要聚焦于基因表达，对 APA 在癌症风险中的作用探索较少，且相关模型是否适用于东亚人群也不明确。
为了深入了解 APA 与 NSCLC 易感性的关系，浙江大学医学院的研究人员开展了一系列研究。他们综合利用 RNA 测序（RNA-seq）和全基因组测序（Whole Genome Sequencing，WGS）数据，构建了 APA 调控的 3′UTR 图谱，并进行了 3′aTWAS 等分析。该研究成果发表在《Oncogene》上，为 NSCLC 的研究带来了新的突破。
研究人员开展这项研究用到的主要关键技术方法包括：收集 417 例中国 NSCLC 患者的临床样本，进行 RNA-seq 和 WGS；利用 DaPars v.2.0 算法检测 APA 事件并量化远端多聚腺苷酸化位点使用指数（PDUI）值；通过 R 包 MatrixeQTL 进行 QTL 定位，用 GCTA-GREML 工具估计 3′aQTLs 对 APA 变异的遗传力；使用 PrediXcan 工具构建 3′aTWAS 和表达 TWAS 模型等。
研究结果如下：
- 研究概述：对 417 例中国 NSCLC 患者的 747 个组织样本进行 RNA-seq，识别和量化 APA 事件，评估其预后价值，进行 3′aQTL 定位和 3′aTWAS 分析，确定 NSCLC 相关的 APA 事件，并揭示潜在的上游调节因子。
- APA 调控的 3′UTR 长度的识别和量化：在 747 个样本中检测到 18,973 个 APA 事件，涉及 13,987 个基因，经过筛选后纳入 17,135 个事件（12,834 个基因）进行研究。
- 配对肿瘤和正常组织之间差异的 APA 调控的 3′UTR 长度：通过比较肿瘤和正常样本的 PDUI 值，确定了 703 个基因存在显著的 APA 调控的 3′UTR 变化，其中 3′UTR 缩短事件较多。基于 PDUI 变化进行聚类分析，将肿瘤样本分为两个亚组，亚组 A 的 3′UTR 更短，生存情况更好，且该亚组富含 M0 和 M1 巨噬细胞。
- APA 事件在预后中的作用：评估 17,135 个 APA 事件的预后价值，确定了与预后相关的基因，包括已知基因和新的标记基因，这些基因富集在蛋白质定位途径中，表明 APA 功能障碍可能在肺癌进展中起重要作用。
- 3′aQTLs 的遗传结构：在正常组织和肿瘤组织中分别进行 3′aQTL 分析，鉴定出大量 3′aQTLs，它们能解释一定比例的 APA 变异，且在抗原加工和呈递途径中显著富集。与其他研究相比，本研究中的 3′aQTLs 具有高度的种族特异性。此外，3′aQTLs 和表达数量性状基因座（eQTLs）在分布和信号强度上存在差异。
- 3′aQTLs 与 NSCLC 相关变异的重叠：比较 3′aQTLs 和所有变异的膨胀水平，发现 3′aQTLs 在 NSCLC 相关变异中可能具有重要作用，如 SLC9A3-OT1 基因附近的 SNP rs7726159 与 3′aQTL 信号重叠，提示 APA 可能介导该 SNP 与 GWAS 风险的关联。
- NSCLC 的 3′aTWAS 分析：进行 3′aTWAS 分析，确定了 11 个与 NSCLC 风险相关的显著关联，对应 7 个 APA 相关的易感基因。这些基因大多未被表达 TWAS 发现，表明 3′aTWAS 能揭示新的易感基因。通过共定位分析，发现 TUBB 的 3′aQTLs 与 GWAS 信号共定位的概率最高。
- 3′aTWAS 识别的 NSCLC 中具有临床意义的 APA 相关基因：验证了 TUBB、AKAP13 和 HLA-DQB1-AS1 等基因在肿瘤样本中的 3′UTR 使用更短。生存分析表明，TUBB 3′UTR 延长或 PPP1R10 3′UTR 缩短与 NSCLC 患者更长的生存相关。进一步研究发现，TUBB 的 APA 调控在肺癌中起重要作用，而非 mRNA 表达。
- 3′aTWAS 识别的基因作为免疫调节潜在作用的功能证据：分析 3′aTWAS 识别基因的免疫细胞组成，发现 TUBB 3′UTR 较短的组中单核细胞、M0 和 M1 巨噬细胞富集，这些基因在淋巴细胞 / 白细胞介导的免疫和肽抗原结合途径中显著富集，且 TUBB 和 PPP1R10 在 NSCLC 和免疫相关细胞系中具有重要性，表明免疫调节在 APA 相关的癌症易感性中可能起作用。
- 识别修饰 SNP - APA 关联的潜在调节因子：收集潜在的 APA 调节因子，通过 RBP 与 SNP 的相互作用模型，发现 76 个潜在的 APA 因子可调节 TUBB 的 APA 事件，其中 SRBD1、HEATR3、DDX60L 等 RBPs 以及 CPEB4、PCF11 等已知的 APA 调节因子与 TUBB 的 3′UTR 使用相关，且 MAP3K7 也可能对 TUBB 的 3′aQTL 产生修饰作用。
研究结论和讨论部分指出，该研究为 NSCLC 中 APA 调控提供了系统的遗传基础和临床意义。研究验证了肿瘤样本中 3′UTR 的显著缩短，并通过 APA 调控模式对肿瘤样本进行分组，揭示了 3′aQTLs 的种族特异性遗传结构特征。研究还鉴定出三个新的 NSCLC 相关的 APA 基因，为 TUBB 在 NSCLC 中的作用提供了新视角，并发现了潜在的上游调节因子。然而，该研究也存在一些局限性，如需要进一步的生物学研究验证、构建细胞类型特异性的 3′aTWAS 预测模型以及改进共定位模型等。尽管如此，这项研究为 NSCLC 的转录后调控研究提供了新的见解，有助于推动东亚人群中 NSCLC 的精准医学发展。
