バックスプライシングによるトランスクリプトアイソフォーム（円形化RNA）は生物学的に関連する経路に影響を与え、NMIBC患者の層別化のための追加情報を提供します

Back-Splicing Transcript Isoforms (Circular RNAs) Affect Biologically Relevant Pathways and Offer an Additional Layer of Information to Stratify NMIBC Patients.

• Anshita Goel
• Douglas G Ward
• Naheema S Gordon
• Ben Abbotts
• Maurice P Zeegers
• K K Cheng
• Nicholas D James
• Richard T Bryan
• Roland Arnold

抄録

バックスプライシングによる円形化されたトランスクリプトアイソフォームは、がんを含む様々な組織タイプや病態で報告されるようになってきています。これらの環状RNA（circRNA）は線形メッセンジャーRNAよりも安定であるため、腫瘍組織内での同定とプロファイリングは、患者の層別化に役立ち、バイオマーカーとしての役割を果たす可能性があります。本研究では、主に非筋侵襲性膀胱癌患者58人のコホートにおいて、circRNAの発現と腫瘍グレードとの関係を調査した。検出された4571個のcircRNAから、線状転写産物と比較して、腫瘍グレード間で有意に異なる発現を示す157個を同定した。このような悪性度に関連した違いは独立したコホートで同定できること、また、circRNAの大部分は原理的に尿中で検出できることを実証した。発現の異なるcircRNAは、DNA修復、細胞周期、細胞内シグナル伝達遺伝子の発現に富むサブグループに分類される。circRNAの機能の一つとして、マイクロRNAのスポンジとして機能して遺伝子制御を阻害することが提案されているため、腫瘍の悪性度によって異なる発現を示すcircRNAの候補をmiRNA標的部位として調べた。膀胱がん関連経路のcircRNAを調べることで、これらの経路とcircRNAとその親遺伝子の発現はしばしば分離して相関しないが、いくつかのcircRNAはこの傾向に従わないことが示された。今回の研究は、非筋侵襲性膀胱癌におけるこの新しいクラスのRNAを包括的に評価するための次のステップを提供するものである。興味深いことに、これらのRNAはマイクロRNAスポンジとして機能する可能性があるにもかかわらず、miRNAによる転写後の制御と比較して、転写段階で宿主のmRNAレベルに影響を与える可能性があります。我々の解析では、膀胱癌の腫瘍ステージ間での活性の違いを示しており、その相対的な発現レベルは、患者の層別化のための追加の情報を提供する可能性がある。

Circularized transcript isoforms due to back-splicing are increasingly being reported in different tissues types and pathological states including cancer. Since these circular RNAs (circRNAs) are more stable than linear messenger RNA their identification and profiling in tumor tissue could aid in stratifying patients and may serve as biomarkers. In this study, we have investigated the relationship between circRNA expression and tumor grade in a cohort of 58, mostly non-muscle-invasive bladder cancer patients. From 4571 circRNAs detected, we identified 157 that were significantly differentially expressed between tumor grades relative to the linear transcript. We demonstrated that such grade-related differences can be identified in an independent cohort, and that a large fraction of circRNAs can be, in principle, detected in urine. The differentially expressed circRNAs cluster into subgroups according to their co-expression, subgroups which are enriched for DNA repair, cell cycle and intracellular signaling genes. Since one proposed function of circRNAs is to interfere with gene-regulation by acting as microRNA "sponges," candidates which were differentially expressed between tumor grades were investigated for potential miRNA target sites. By investigating the circRNAs from bladder cancer related pathways we demonstrated that the expression of these pathways, the circRNAs, and their parental genes are often decoupled and do not correlate, yet that some circRNAs do not follow this tendency. The present study provides the next step for the comprehensive evaluation of this novel class of RNAs in the context of non-muscle-invasive bladder cancer. Intriguingly, despite their possible function as microRNA sponges, they potentially affect host mRNA levels at the transcriptional stage, as compared to post-transcriptional control by miRNAs. Our analysis indicates differences of their activity between bladder cancer tumor stages, and their relative expression levels may provide an additional layer of information for patient stratification.

Copyright © 2020 Goel, Ward, Gordon, Abbotts, Zeegers, Cheng, James, Bryan and Arnold.