HNF4A-AS1/hnRNPU/CTCF軸を好気性解糖と神経芽腫の進行の治療標的とする

HNF4A-AS1/hnRNPU/CTCF axis as a therapeutic target for aerobic glycolysis and neuroblastoma progression.

• Huajie Song
• Dan Li
• Xiaojing Wang
• Erhu Fang
• Feng Yang
• Anpei Hu
• Jianqun Wang
• Yanhua Guo
• Yang Liu
• Hongjun Li
• Yajun Chen
• Kai Huang
• Liduan Zheng
• Qiangsong Tong

抄録

背景:

好気性解糖は、腫瘍の進行に寄与する代謝リプログラミングの特徴である。しかし、小児期に最も多く発生する頭蓋外固形腫瘍である神経芽腫（NB）における解糖遺伝子の発現を制御するメカニズムは、いまだに解明されていない。

BACKGROUND: Aerobic glycolysis is a hallmark of metabolic reprogramming that contributes to tumor progression. However, the mechanisms regulating expression of glycolytic genes in neuroblastoma (NB), the most common extracranial solid tumor in childhood, still remain elusive.

方法:

重要な転写調節因子とその下流の解糖遺伝子は、公開されている発現プロファイリングデータセットの統合的な分析によって同定された。インビトロおよびインビボアッセイは、NB細胞における転写調節因子の生物学的効果とその基礎となるメカニズムを探るために実施された。生存解析はカプランマイヤー法と対数順位検定を用いて行われた。

METHODS: Crucial transcriptional regulators and their downstream glycolytic genes were identified by integrative analysis of a publicly available expression profiling dataset. In vitro and in vivo assays were undertaken to explore the biological effects and underlying mechanisms of transcriptional regulators in NB cells. Survival analysis was performed by using Kaplan-Meier method and log-rank test.

結果:

肝細胞核内因子4α（HNF4A）とその由来のロングノンコーディングRNA（HNF4A-AS1）は、好気性解糖を促進し、神経芽腫の進行を促進した。HNF4AとHNF4A-AS1はNB細胞の解糖過程、グルコース取り込み、乳酸産生、ATPレベルを促進することが示された。また、転写因子 HNF4A-AS1 はヘキソキナーゼ 2（HK2）と溶質担体ファミリー 2 メンバー 1（SLC2A1）の発現を増加させ、HNF4A-AS1 はヘテロ核リボヌクレプロテイン U（hnRNPU）と結合して CCCTC 結合因子（CTCF）との相互作用を促進し、CTCF のトランザベーションと HNF4A および腫瘍進行に関連する他の遺伝子の転写変化をもたらした。HNF4A-AS1-hnRNPU相互作用を阻害する小ペプチド、またはHNF4A-AS1を標的としたレンチウイルス媒介のショートヘアピンRNAを投与すると、NB細胞の好気性解糖、腫瘍形成、および攻撃性が有意に抑制された。臨床的なNB症例では、HNF4A-AS1、hnRNPU、CTCF、またはHNF4Aの高発現は、患者の生存率の低下と関連していた。

RESULTS: Hepatocyte nuclear factor 4 alpha (HNF4A) and its derived long noncoding RNA (HNF4A-AS1) promoted aerobic glycolysis and NB progression. Gain- and loss-of-function studies indicated that HNF4A and HNF4A-AS1 facilitated the glycolysis process, glucose uptake, lactate production, and ATP levels of NB cells. Mechanistically, transcription factor HNF4A increased the expression of hexokinase 2 (HK2) and solute carrier family 2 member 1 (SLC2A1), while HNF4A-AS1 bound to heterogeneous nuclear ribonucleoprotein U (hnRNPU) to facilitate its interaction with CCCTC-binding factor (CTCF), resulting in transactivation of CTCF and transcriptional alteration of HNF4A and other genes associated with tumor progression. Administration of a small peptide blocking HNF4A-AS1-hnRNPU interaction or lentivirus-mediated short hairpin RNA targeting HNF4A-AS1 significantly suppressed aerobic glycolysis, tumorigenesis, and aggressiveness of NB cells. In clinical NB cases, high expression of HNF4A-AS1, hnRNPU, CTCF, or HNF4A was associated with poor survival of patients.

結論:

これらの知見は、HNF4A-AS1/hnRNPU/CTCF軸を治療的に標的化することで、好気性解糖とNBの進行が抑制されることを示唆している。

CONCLUSIONS: These findings suggest that therapeutic targeting of HNF4A-AS1/hnRNPU/CTCF axis inhibits aerobic glycolysis and NB progression.