Science：一种新发现的生物标志物可以预测脑膜瘤和乳腺癌的侵袭性

在一项新的研究中，来自福瑞德-哈金森癌症研究中心和德克萨斯大学MD安德森癌症中心的研究人员利用一种新技术和计算方法，发现了一种能够准确预测脑膜瘤和乳腺癌结果的生物标志物。具体而言，他们指出组蛋白基因上发现的RNA聚合酶II（RNAPII）的数量与肿瘤的侵袭性和复发有关。相关研究结果发表在2025年2月14日的Science期刊上，论文标题为“RNA polymerase II at histone genes predicts outcome in human cancer”。

这些组蛋白基因上RNAPII的超高水平表明癌症过度增殖，并可能导致染色体改变。这些发现表明，使用一种新的基因组技术作为潜在的癌症诊断和预后工具，可能提高精准肿瘤学方法的准确性。

论文共同第一作者、德克萨斯大学MD安德森癌症中心生物信息学和计算生物学助理教授Ye Zheng博士说，“人们忽视了组蛋白基因可能是细胞复制的限速因素，反过来又是肿瘤细胞过度增殖的有力指标。这是因为目前的RNA测序方法由于组蛋白RNA的独特结构而无法检测到它们，这意味着这些文库大大低估了它们的存在。我们的新方法结合了新的实验技术和计算管道，建立了一个全面的生态系统，可以利用多种癌症类型的活组织样本来提高肿瘤诊断和预后。”

新技术从几十年来存储的样本中产生更高质量的数据

这项研究的结果是由福瑞德-哈金森癌症研究中心基础科学部的论文共同第一作者Steven Henikoff博士在实验室开发的一种新的分析技术实现的，该技术使得研究人员能够使用福尔马林固定的石蜡包埋（FFPE）样本更好地研究基因表达。

用于活组织检查的FFPE样本长期储存，但由于降解，样本RNA随着时间的推移变得越来越不稳定，从而可能导致质量较低的基因表达数据。

这项称为CUTAC（Cleavage Under Targeted Accessible Chromatin）的新技术专注于RNAPII结合的小片段DNA非编码序列，这些序列与它们调控的基因位于同一染色体上，使得科学家能够直接从DNA中测量基因转录活性。

在使用CUTAC技术对各种癌症类型的临床样本进行检查时，研究人员发现，与正常组织样本相比，肿瘤样本中组蛋白基因的表达始终显著较高。

组蛋白为染色体中的DNA提供了必要的结构支持，充当DNA链缠绕的线轴。这些蛋白已经得到了很好的研究，但目前研究基因表达的大多数工具都依赖于RNA测序。组蛋白RNA的独特之处在于其结构阻止了RNA分子被当前的方法检测到。

因此，组蛋白基因在肿瘤样本中的表达可能被严重低估。研究人员假设癌细胞增殖的增加会导致组蛋白的表达或过度转录，以满足细胞复制和分裂的额外需求。

RNAPII表达与癌症侵袭性相关并预测其侵袭性

为了验证他们的假设，研究人员使用CUTAC分析来研究和绘制RNAPII，其中RNAPII将DNA转录为信使RNA（mRNA）的前体。他们研究了来自脑膜瘤患者的36个FFPE样本，并使用了一种新的计算方法将这些数据与近1300个公开的临床数据样本和相应的临床结果相结合。

在肿瘤样本中，组蛋白基因上发现的RNAPII酶信号能够可靠地区分癌症和正常样本。组蛋白基因上的RNAPII信号也与脑膜瘤的临床分级相关，可以准确预测快速复发以及全臂染色体丢失的趋势。在13名浸润性乳腺癌患者的乳腺肿瘤FFPE样本上使用该技术也预测了癌症的侵袭性。

Henikoff说，“我们开发的研究体外保存的肿瘤样本的技术如今揭示了一种以前被忽视的癌症侵袭性机制。确定这种机制表明，这可能是一种诊断癌症并可能治疗癌症的新测试方法。”

Zheng 和他的同事计划在多种癌症类型的FFPE样本上使用这项技术进行进一步验证。（生物谷 Bioon.com）

参考资料：

Steven Henikoff et al. RNA polymerase II at histone genes predicts outcome in human cancer. Science, 2025, doi:10.1126/science.ads2169.