基因组变异和表观遗传层面的改变大大增加了癌细胞转录组的复杂性[1-3]。表观遗传层面活化所介导的蛋白质编码基因异常转录起始频繁影响癌症相关基因，与癌症发生发展密切相关。这种现象不仅能驱动原癌基因异常高表达[4]，其编码的嵌合蛋白还具有作为新抗原的潜能[5]。天然反义转录本是指蛋白质编码基因反义链上转录产生的RNA分子，其表达失调广泛参与肿瘤发生发展的各个阶段[6]。虽然天然反义转录本在癌症发生发展中的作用及机制已有报道，但是在特定肿瘤样本中是否存在新的反义转录本的表达？其在肿瘤发生发展中是否具有未被发现的重要功能？表观遗传因素在其中起着怎样的作用？这些问题仍不清楚。

2023年4月5日，复旦大学生命科学学院及内蒙古大学生物医学研究院倪挺教授团队与华山医院国家老年疾病临床研究中心专家合作在Science Advances在线发表了题为The landscape of cryptic antisense transcription in human cancers reveals an oncogenic non-coding RNA in lung cancer的研究论文，全面描绘了人类癌症中表观遗传活化介导的隐秘反义转录事件，为理解癌症发生机制提供新角度。

作者首先构建了从癌症常规RNA-seq数据中高效解析未注释反义转录本的计算新流程，然后将其应用在TCGA数据库14种癌症类型6,492个肿瘤和493个癌旁正常组织样本上，共鉴定到了644个隐秘反义转录事件（图1A和B）。这些反义转录本未被注释，含有poly(A)尾巴，且只在部分肿瘤样本中表达（对应的癌旁组织中不表达），因此被定义为Cryptic Antisense Polyadenylated Transcript（CAPT，简称隐秘反义转录本）。作者利用公开发表的链特异性RNA-seq数据和CAGE数据验证了本研究鉴定到的隐秘反义转录本的真实性（图1C）。例如，蛋白质编码基因SLC17A2的CAPT的转录起始得到CAGE peak的支持，且该CAGE信号只在部分肿瘤样本中出现，在癌旁配对样本和正常肝组织中不表达（图1D和E）。

图1、人类癌症中隐秘反义转录本的鉴定与解析

作者接着利用多组学数据从表观遗传层面对隐秘反义转录本的表达提供了解释。大约80%的CAPT的转录起始区域与TCGA数据库汇总的ATAC-seq峰重叠，且存在CAPT表达的转录起始区域染色质开放程度显著更高。部分CAPT的表达伴随着其转录起始区域DNA甲基化程度的降低以及与活跃转录相关的组蛋白修饰H3K27ac和K3K4me3的富集。作者系统分析了DNA甲基化转移酶抑制剂（DAC）和组蛋白去乙酰化酶抑制剂（SB939或SAHA）处理前后NCI-H299细胞的CAGE数据，发现表观抑制剂处理激活了大约40个CAPT，其中两种抑制剂联合处理（DAC+SB939）表现出最明显的激活效果，此现象在多种细胞系中得到了实验验证。

最后，作者以LRRK1-CAPT这一非编码RNA为例，阐明了CAPT的异常表达在肿瘤发生发展过程中的作用。LRRK1-CAPT在NCI-H1299肺癌细胞中表达，在A549肺癌细胞中不表达，利用siRNA、CRISPRi等多种手段敲低该CAPT均能抑制NCI-H1299细胞的增殖、克隆形成和迁移能力，但对不表达该CAPT的A549细胞无表型影响。此外，利用CRISPRa激活该CAPT的表达能显著增加NCI-H1299和A549细胞的增殖和克隆形成能力。这表明以LRRK1-CAPT为代表的隐秘反义转录本可能对癌症的发生发展有贡献，值得进一步深入探索。复旦大学人类表型组研究院博士生赵昭昭和陈宇为本文的共同第一作者，复旦大学生命科学学院及内蒙古大学生物医学研究院倪挺和华山医院陈靖为共同通讯作者。本研究还得到美国犹他大学张晓阳教授的大力协助。

原文链接：http://doi.org/10.1126/sciadv.adf3264