LncPEDS1-AS通过DDX23调控PEDS1增强上尿路尿路上皮癌脂质过氧化抵抗的作用与机制研究

《Cell Death & Disease》：LncPEDS1-AS promotes UTUC resistance to lipid peroxidation by regulating PEDS1 expression via DDX23

本研究针对上尿路尿路上皮癌（UTUC）预后差、对活性氧（ROS）诱导的脂质过氧化抵抗性强等临床难题，揭示了超长反义长链非编码RNA LncPEDS1-AS通过结合剪接因子DDX23调控PEDS1 mRNA剪接成熟的新机制。研究发现该轴可增强UTUC细胞对脂质过氧化的抵抗能力，并成功开发靶向LncPEDS1-AS的反义寡核苷酸（ASO）疗法，为UTUC的精准治疗提供了新靶点和策略。

　　

在泌尿系统肿瘤领域，上尿路尿路上皮癌（Upper Tract Urothelial Carcinoma, UTUC）是一种相对罕见但预后极差的恶性肿瘤。与常见的膀胱尿路上皮癌（Bladder Cancer, BC）相比，UTUC患者确诊时往往分期更晚，对标准化疗的反应不佳，且缺乏有效的局部治疗手段，导致其五年生存率显著低于膀胱癌患者。尤其值得注意的是，流行病学研究发现，在亚洲人群中，UTUC的发生与马兜铃酸等肾毒性物质的暴露引起的慢性炎症密切相关。在这种持续的炎症微环境中，细胞会产生大量的活性氧（Reactive Oxygen Species, ROS），而ROS积累所驱动的脂质过氧化是导致细胞损伤和死亡的关键机制。然而，能够在这种恶劣环境中生存并增殖的UTUC肿瘤细胞，必然演化出了强大的抵抗脂质过氧化的能力。这种抵抗机制，被认为是UTUC恶性程度高、预后差的重要原因之一。因此，深入解析UTUC抵抗脂质过氧化的分子机制，对于开发新的治疗策略、改善患者预后具有紧迫的科学和临床意义。

长期以来，非编码RNA，特别是长链非编码RNA（Long Non-coding RNA, lncRNA）在肿瘤发生发展中的作用日益受到关注。它们虽然不编码蛋白质，却可以通过多种方式精细调控基因的表达，从而影响细胞的命运。其中，反义长链非编码RNA（Antisense lncRNA）是一类特殊的存在，它们的转录本与某个蛋白质编码基因（即其“正义”链基因）的基因组区域部分重叠，这种特殊的“位置关系”使得它们往往能对其对应的正义基因施加更为直接和强大的调控作用。

近期，一项发表在《Cell Death & Disease》上的研究，由李国强、张尔威、王志宇等研究人员共同完成，为我们理解UTUC的脂质过氧化抵抗机制带来了突破性的见解。该研究团队通过高通量转录组测序，在UTUC组织中发现了一个名为LncPEDS1-AS的新型反义lncRNA。令人惊讶的是，这个lncRNA的长度超过了6900个核苷酸，属于“超长”lncRNA的范畴。初步分析显示，LncPEDS1-AS在UTUC肿瘤组织中的表达水平显著高于癌旁正常组织，并且其高表达与患者更短的生存期密切相关。

那么，这个超长的LncPEDS1-AS究竟是如何发挥作用的呢？研究人员将目光投向了它的“邻居”——位于其正义链上的基因PEDS1。PEDS1编码的蛋白质是浆氨乙醇胺去饱和酶（Plasmanylethanolamine Desaturase），该酶在细胞脂质代谢中扮演着关键角色，它能催化烷基醚磷脂转化为缩醛磷脂。缩醛磷脂是一类富含多不饱和脂肪酸的醚磷脂，它们因其特殊的化学结构，能够有效地保护细胞膜上的脂质免受ROS攻击，从而降低细胞对脂质过氧化损伤的敏感性。可以说，PEDS1是细胞对抗脂质过氧化的一道重要防线。本研究的验证结果证实，在UTUC中，PEDS1的表达同样与不良预后相关，并且在细胞实验中，敲低PEDS1会使得肿瘤细胞对ROS诱导剂（如RSL3）更加敏感，脂质过氧化的终产物丙二醛（MDA）水平升高，而关键的抗氧化蛋白如NRF2、GPX4等的表达则下降。

接下来的关键问题是：LncPEDS1-AS和PEDS1之间是否存在调控关系？机制是什么？研究人员通过一系列精巧的实验层层深入。首先，他们发现LncPEDS1-AS主要定位于细胞核内，这提示它可能不主要通过胞质中常见的“分子海绵”机制（如吸附microRNA）来发挥作用。其次，当过表达PEDS1时，LncPEDS1-AS的水平并未随之改变，说明两者并非简单的相互促进转录关系。更重要的是，当研究人员敲低LncPEDS1-AS后，成熟的PEDS1 mRNA水平显著下降，但PEDS1的前体mRNA（pre-mRNA）水平却未受影响。这一线索强烈暗示，LncPEDS1-AS并不影响PEDS1基因的转录，也不像某些lncRNA那样作为“诱饵”保护mRNA免受降解，而是很可能影响了PEDS1 pre-mRNA向成熟mRNA转化的过程——即RNA剪接。

为了寻找执行这一剪接调控的“伙伴”，研究团队利用生物信息学工具预测了可能与LncPEDS1-AS结合的蛋白质，并发现这些蛋白显著富集在“剪接体”通路中。进一步的交叉比对将目标锁定在了DEAD-box RNA解旋酶23（DDX23）上。DDX23是剪接体核心组分U5 snRNP的重要成员，在pre-mRNA的剪接和成熟过程中不可或缺。分子对接模拟、RNA免疫共沉淀（RIP）和MS2-RNA pull-down等实验均证实，LncPEDS1-AS，特别是其5‘端区域（0-2205 nt），能够与DDX23蛋白直接结合。功能挽救实验显示，在同时敲低LncPEDS1-AS和DDX23的细胞中，过表达LncPEDS1-AS的5’端片段能够恢复PEDS1的成熟mRNA水平，但如果同时敲低DDX23，则这种恢复效应被削弱。这清晰地证明了LncPEDS1-AS是通过与DDX23相互作用，形成了一个核内RNA-蛋白质复合物，从而“招募”或“富集”剪接 machinery 到PEDS1 pre-mRNA附近，促进了其正确剪接和成熟，最终增强了PEDS1介导的脂质过氧化抵抗能力。

基于这一全新的“LncPEDS1-AS-DDX23-PEDS1”调控轴，研究团队探索了其转化医学价值。考虑到lncRNA通常具有较高的组织特异性和较低的基线表达水平，靶向lncRNA可能带来更高的治疗特异性和更低的副作用。他们设计了一种靶向LncPEDS1-AS的反义寡核苷酸（Antisense Oligonucleotide, ASO）药物。体外实验表明，该ASO药物能有效进入细胞核，降低LncPEDS1-AS和PEDS1的表达，从而抑制肿瘤细胞活力，增强其对ROS的敏感性。在UTUC患者来源的类器官模型和小鼠皮下移植瘤模型中，ASO治疗均显著抑制了肿瘤的生长，展现了良好的治疗前景。

本研究主要关键技术方法包括：利用临床UTUC样本队列（n=69对癌与癌旁组织）进行转录组测序和生物信息学分析；通过慢病毒介导的shRNA在EJ和T24等尿路上皮癌细胞系中进行基因敲低；采用RNA荧光原位杂交（FISH）确定lncRNA的亚细胞定位；运用RNA免疫共沉淀（RIP）和MS2-RNA pull-down技术验证RNA与蛋白质的相互作用；通过体外细胞功能实验（CCK-8、克隆形成、Transwell等）和体内小鼠异种移植瘤模型评估表型；使用患者来源的UTUC类器官模型进行药物敏感性测试。

3.1 LncPEDS1-AS在UTUC中高表达且与不良预后密切相关

研究人员通过对4例UTUC患者肿瘤及癌旁组织进行转录组测序，发现反义lncRNA LncPEDS1-AS表达显著上调。在扩大至69对样本的验证中，证实LncPEDS1-AS在UTUC肿瘤组织中特异性高表达，且其表达水平与肿瘤T分期呈正相关。生存分析显示，LncPEDS1-AS高表达是UTUC患者1年、3年和5年生存率的独立危险因素。

3.2 LncPEDS1-AS表达水平影响ROS刺激下的细胞存活

在尿路上皮癌细胞系中敲低LncPEDS1-AS后，发现其并不影响细胞的迁移和侵袭能力，但显著降低了细胞的存活能力和克隆形成能力。更重要的是，敲低LncPEDS1-AS导致细胞内ROS积累增加，细胞对RSL3诱导的脂质过氧化敏感性增强。

3.3 LncPEDS1-AS通过PEDS1介导尿路上皮癌细胞的脂质过氧化

研究证实LncPEDS1-AS的正义链基因PEDS1在UTUC中同样高表达且预后不良。功能上，PEDS1敲低导致脂质过氧化产物MDA增加，抗氧化蛋白NRF2、GPX4等表达下降。在LncPEDS1-AS敲低细胞中，PEDS1 mRNA水平下降，脂质过氧化敏感性增加，且两者表达在临床样本中呈显著正相关，证明LncPEDS1-AS通过PEDS1发挥功能。

3.4 LncPEDS1-AS调控PEDS1的机制探究

机制探索发现LncPEDS1-AS定位于细胞核。它不通过吸附miRNA或影响PEDS1转录起作用，而是通过影响PEDS1 pre-mRNA的剪接成熟。生物信息学预测及实验验证表明，LncPEDS1-AS与剪接因子DDX23相互作用。

3.5 验证LncPEDS1-AS通过DDX23影响PEDS1表达

通过分子对接、RIP、MS2 pull-down等实验证实LncPEDS1-AS与DDX23直接结合。功能挽救实验证明，LncPEDS1-AS依赖于DDX23来促进PEDS1的成熟。

3.6 靶向LncPEDS1-AS的ASO药物治疗潜力探索

研发的ASO药物能有效抑制LncPEDS1-AS和PEDS1的表达，增强肿瘤细胞对ROS的敏感性，并在细胞、类器官和小鼠模型中均显示出显著的抗肿瘤效果。

本研究不仅揭示了一个全新的、在UTUC恶性进展中至关重要的LncPEDS1-AS-DDX23-PEDS1信号轴，阐明了UTUC抵抗ROS和脂质过氧化的部分分子基础，更重要的是，它凸显了“超长”反义lncRNA的一类新型功能模式——通过结合剪接因子调控其正义链mRNA的成熟。这类机制可能普遍存在于长度较长、定位于核内的lncRNA中，为癌症生物学提供了新的视角。最后，针对LncPEDS1-AS开发的ASO治疗策略，为改善UTUC这一难治性肿瘤的预后带来了充满希望的潜在新疗法。