題目：Repeat RNA在人體胰腺癌中擾亂細胞可塑性
期刊：Cell
IF：45.5

文章背景

胰腺導管腺癌（PDAC）是一種致命的癌癥，具有顯著的腫瘤內異質性。Repeat RNA是由基因組中大量重復序列轉錄而來的RNA。基因組中有許多重復的非編碼區域，這些區域可以分為不同的類別，如衛星重復序列（如HSATII）、長散在核元件（LINE-1）和內源性逆轉錄病毒（HERV）等。Repeat RNA通常來源于這些重復序列的轉錄活動，盡管它們在過去被認為是“基因組噪音”或無功能的部分，近年來它們被發現可能在多種生物學過程中發揮作用，尤其在疾病背景下。

技術平臺

文章使用NanoString CosMx SMI單細胞空間分子成像平臺，揭示了胰腺癌細胞及其周圍微環境中的repeat RNA表達及特征。研究使用了來自46名PDAC患者的組織樣本，具體包括三例固定的石蠟包埋組織（FFPE）和四個組織芯片（TMA），結合自定義的repeat RNA探針和1000種RNA panel，覆蓋了多種細胞類型。

文章研究思路

 
文章結論

1. 多種repeat RNA在PDAC腫瘤細胞和周圍微環境中的空間分布

使用SMI單細胞空間分子成像平臺揭示了repeat RNA和編碼RNA在胰腺癌細胞及其微環境中的分布情況。采用UMAP降維分析展示不同細胞類型的聚類，包括癌細胞、成纖維細胞、免疫細胞等多種細胞類型。細胞類型的空間定位表明PDAC的腫瘤微環境具有高度異質性。測量不同細胞類型的repeat RNA的平均表達水平發現癌細胞的repeat RNA表達最高，特別是LINE-1、HSATII、HERV-K和HERV-H等，其他細胞類型（如成纖維細胞和免疫細胞）雖然也有repeat RNA表達，但水平較低。

對 PDAC TME 不同細胞類型中repeat RNA表達譜的空間轉錄組分析

 
2. Repeat RNA表達對癌細胞和CAF的影響

將癌細胞按照LINE-1 ORF1（repeat RNA）表達水平分為高表達組和低表達組，進行差異基因表達分析。高LINE-1 ORF1表達的癌細胞表現出角蛋白（KRT）基因表達下降、炎癥基因（如IFNAR2、IL10）表達增加，呈現出去上皮化和增強的炎癥反應。CAF、巨噬細胞、內皮細胞等類型中，repeat RNA的高表達也與炎癥基因上調相關，表明其不僅影響癌細胞，也顯著改變腫瘤微環境。進一步分析發現，CAF的基因表達與其距離癌細胞的遠近高度相關，特別是在距離癌細胞20-50微米范圍內表現出最強效應。Repeat RNA的持續正效應表明其可能通過細胞間傳遞影響CAF的狀態。COL3A1基因主要在CAF細胞中高表達，而在癌細胞中幾乎不可檢測。相反，repeat RNA的表達在CAF和癌細胞中均較高，這表明repeat RNA可能通過PDAC細胞向CAF傳遞。

高LINE-1 ORF1表達對癌細胞和CAF的影響

 
3. Repeat RNA調控CAF亞型轉變及其空間分布

COL3A1基因在CAF細胞中高表達，特別是在myCAF中，而LINE-1 ORF1在iCAF和混合狀態的CAF中較高，表明repeat RNA在CAF由myCAF向iCAF轉變過程中起到調控作用。myCAF基因在靠近癌細胞時呈現正效應，而iCAF基因則呈負效應。myCAF和iCAF在距離癌細胞較近時，LINE-1 ORF1表達更高，暗示其表達可能由癌細胞誘導。在靠近癌細胞的區域，myCAF的LINE-1 ORF1表達顯著降低，表明CAF的狀態發生了轉變。

多種repeat RNA影響CAFs中的細胞可塑性反應

 
4. 含有repeat RNA的細胞外囊泡（EVs）會引起PDAC和CAF狀態的失調

PDAC來源的EVs富含多種repeat RNA，包括HSATII、HERV-K和LINE-1。這些EVs被轉移到CAF和PDAC細胞后，激活了I型干擾素反應，引發了強烈的炎癥反應。EVs的傳遞還導致CAF表型發生顯著轉變，myCAF逐漸轉變為炎癥性CAF（iCAF），表現為myCAF基因（ACTA2、TAGLN）表達減少，而iCAF基因（IL6、IL11）的表達顯著增加。同時，PDAC細胞也經歷了由上皮狀態向間質狀態的轉變。進一步研究通過使用抗體阻斷EV攝取，顯著抑制I型干擾素和iCAF標志基因的表達，并恢復myCAF基因的表達，證明EV是repeat RNA在細胞間傳遞的主要載體。此外，CAF暴露于PDAC來源的EV后會分泌更多的EV，這些EV可能進一步傳遞repeat RNA，影響PDAC細胞的上皮-間質轉化，形成細胞間的正反饋環路。

EVs在PDAC和CAF細胞之間傳遞repeat RNA

 
5. Repeat RNA在胰腺癌微環境中通過調控CAF和PDAC促進細胞狀態變化的重要機制

Repeat RNA通過直接作用于CAF促使其表型轉變。轉染HSATII和HERV-K repeat RNA至PDAC細胞后，觀察到I型干擾素和EMT相關基因的顯著變化，表明repeat RNA能夠促進PDAC細胞的EMT，從而推動癌細胞的侵襲性和異質性。IRF3作為repeat RNA誘導的I型干擾素反應的核心調控因子，在PDAC細胞和CAF中激活后，分別促進了細胞的EMT和CAF表型轉變。IRF3的抑制導致了repeat RNA誘導的這些狀態變化的顯著減少。Repeat RNA通過細胞外囊泡介導細胞間信號傳遞，含有repeat RNA的EVs能夠在PDAC微環境中通過轉遞信號誘導健康胰腺細胞發生EMT，進一步增強了腫瘤的侵襲性。

Repeat RNA在癌癥發展中的關鍵作用

 
總結

這篇文章通過SMI單細胞空間轉錄組技術揭示了repeat RNA在PDAC中的重要作用，闡明了其如何通過干擾素反應影響癌細胞和腫瘤微環境中的其他細胞。研究發現，repeat RNA在癌細胞和CAF中高度表達，促使細胞狀態發生顯著變化，特別是推動癌細胞發生上皮-間質轉化（EMT）和CAF從成肌纖維表型（myCAF）向炎癥性表型（iCAF）轉變。細胞外囊泡EVs被確認是repeat RNA在細胞間傳遞的關鍵載體，進一步加劇了細胞狀態的失調。通過抑制IRF3等關鍵信號分子，研究證明了repeat RNA驅動的干擾素反應在PDAC中的核心調控作用。此外，實驗表明repeat RNA在健康細胞中也能引發EMT，推動腫瘤的擴散和侵襲性。整體而言，該研究揭示了repeat RNA在胰腺癌中的致病機制，為PDAC的治療提供了新的治療靶點和潛在的干預策略。