肺癌是全球及臺灣癌症十大死因之首,肺腺癌患者逐年增加。本院生物醫學科學研究所周玉山研究員、施柔合博士後研究員等人組成的研究團隊發現,肺腺癌組織裡的非編碼核糖核酸「PTTG3P」表現愈高,會使癌細胞加速成長,在小鼠實驗中也證實會降低存活率;PTTG3P高表現量的肺腺癌病人,也對臨床化療藥物(如順鉑、紫杉醇)產生抗藥性。周玉山表示,此發現可作為化療用藥參考,有助於延長病人生命。

本院生物醫學科學研究所周玉山研究員(左)、施柔合博士後研究員(右)

在人類細胞的基因體中,僅1/3的核糖核酸(mRNAs )能夠轉譯出蛋白質,執行生物功能。絕大部分的核糖核酸無此功能,被稱為非編碼核糖核酸 (noncoding RNAs, ncRNAs),過去被定義為垃圾基因。直到近幾年來,科學家發現ncRNAs在疾病惡化及生物細胞學中扮演重要角色,正如同本次發現的PTTG3P,與肺腺癌患者的存活率相關。

 

PTTG3P加速癌細胞生長使病人死亡率提高

研究團隊透過生物資訊蒐集肺腺癌患者存活資料的基因表現體數據,找到6個與肺腺癌存活時間相關的ncRNAs,分析並預測他們的生物功能,以及在癌化途徑扮演的角色。第一作者施柔合博士表示,從這些ncRNAs中,他們發現PTTG3P在其中最為顯著,在肺腺癌細胞實驗及小鼠模式都加速癌細胞成長,降低小鼠存活率。相反的,若將小鼠肺部癌細胞的PTTG3P的表現量減少一半,腫瘤生成速度明顯減緩,可顯著提升小鼠存活率。

 

三大因子合組「犯罪者聯盟」支援肺腺癌細胞生長

周玉山指出,過去研究已知,肺腺癌細胞增生與下游調控的BUB1B基因表現有關,但不清楚其運作機制。本次發現的PTTG3P在上游與轉錄因子FOXM1交互作用,活化BUB1B的基因表現。也因為PTTG3P表現量愈高,進而促使此機制運作,讓三者完美合體,像是合組「犯罪者聯盟」,成為支援肺腺癌腫瘤生長的共犯結構。

 

PTTG3P表現量高 癌細胞對化療產生抗藥性

研究團隊也從癌症基因體圖譜(The Cancer Genome Atlas, TCGA)的資料中發現,肺腺癌化療病人癌組織裡的PTTG3P表現愈高,對臨床化療藥物(順鉑、紫杉醇)產生抗藥性,使得治療效果打折扣。周玉山建議,化療用藥前,可先檢視患者癌組織裡的PTTG3P表現量,有助於提高療效。

人類基因組裡的ncRNAs為數眾多,本研究藉由與基因共舞(co-expression)原理及生物資訊分析,建構基因共同表現網路,找到與肺腺癌存活時間相關的PTTG3P,進而分析、預測在癌症上的致病機制和功能。周玉山指出,此方法對於如何有效率、有系統地找到與疾病相關的ncRNAs,提供一大助力。

本論文第一作者為本院生醫所施柔合博士後研究員,通訊作者為周玉山研究員,論文已於108年12月19日刊登在《核酸研究》(Nucleic Acids Research)。

論文全文:https://academic.oup.com/nar/advance-article/doi/10.1093/nar/gkz1149/5680706

(文/生物醫學科學研究所、秘書處;攝影/資訊處)

a. 本研究藉由與基因共舞(co-expression)原理及生物資訊分析,建構基因共同表現網路,發現6個ncRNAs與肺腺癌存活率相關,以PTTG3P表現最為顯著。 b.肺腺癌組織裡的PTTG3P表現愈高,會加速細胞分裂及抗藥性(圖1);若抑制小鼠肺部癌細胞裡的PTTG3P表現量,腫瘤(圖2藍色部分)生成速度明顯減緩。圖3為腫瘤下游基因調控機制,本研究發現的PTTG3P和轉錄因子FOXM1交互作用,一起活化BUB1B的基因表現,導致癌細胞加速分裂,三大因子合作形成「犯罪者聯盟」以支援肺腺癌不正常成長。