長鏈非編碼核糖核酸HOXB-AS3在急性骨髓性白血病及骨髓分化不良症候群患者之角色

Abstract

背景資料 在細胞內的轉錄物（transcripts）裡，長鏈非編碼核糖核酸（Long non-coding RNAs，lncRNAs）佔了一大部分，也在造血作用（hematopoiesis）的過程中扮演重要角色。然而，長鏈非編碼核糖核酸對於血液惡性疾病，如：急性骨髓性白血病（acute myeloid leukemia，AML）和骨髓分化不良症候群（myelodysplastic syndrome，MDS），有何重要影響，目前所知有限。 在這個研究裡，我們研究的主角是HOXB-AS3，一個在人類HOXB 群組基因裡的長鏈非編碼核糖核酸；研究其在骨髓性細胞株裡的特性，及在急性骨髓性白血病患者和骨髓分化不良症候群患者裡，他們的臨床表徵及預後。

研究方法 我們利用短髮夾核糖核酸（short hairpin RNA，shRNA）去抑制HOXB-AS3在細胞株裡的表現，並觀察細胞生長情形，再使用微陣列（microarray）的方式，來分析及找尋細胞內被影響的基因，接著利用定量即時聚合酶鏈鎖反應（quantitative polymerase chain reaction）的方式來驗證。另外，我們也利用溴化去氧尿嘧啶流式細胞儀分析（BrdU flow assay），顯示HOXB-AS3對細胞生長分裂的影響。 更進一步地，我們回溯性研究HOXB-AS3，對於193位急性骨髓性白血病患者及157位骨髓分化不良症候群患者，其表現量與臨床表現及預後之影響。

研究結果 在急性骨髓性白血病細胞株OCI-AML3內，降低HOXB-AS3的表現，會抑制細胞的生長。在微陣列的分析中， HOXB-AS3不影響HOX基因的表現，反而會影響細胞周期及去氧核糖核酸複製相關的基因表現。 在急性骨髓性白血病患者裡，HOXB-AS3高表現的患者，其預後較低表現患者差（高表現者的整體存活期中位數為17.7 個月，相較於低表現者為未達到，P < 0.0001；高表現者的無復發存活期中位數為12.9 個月，相較於低表現者為未達到，P = 0.0070）。在骨髓分化不良症候群患者裡，也可看到類似狀況（高表現者的整體存活期中位數為14.6個月，相較於低表現者為42.4個月，P = 0.0018）。我們的分析結果，使用美國癌症基因體圖譜計畫急性骨髓性白血病患者群（TCGA AML cohort）及本院另外一組骨髓分化不良症候患者群，作為驗證組，也能重現。在骨髓分化不良症候群患者的次族群分析裡，在國際預後評分系統（international prognostic scoring system ，IPSS）低風險及中低風險的患者中，HOXB-AS3高表現能預測患者有較差的預後（高表現者的整體存活期中位數為29.2個月，相較於低表現者為77.3個月，P = 0.0194）；然而在高風險患者中，則無太大差異。

結論 本研究發現，HOXB-AS3在骨髓惡性疾病裡所扮演的角色，也進一步展現出，HOXB-AS3的表現量，對於急性骨髓性白血病患者及骨髓化不良症候群患者，在預後上的影響。

Background Long non-coding RNAs (lncRNAs) represent the majority of cellular transcripts and play pivotal roles in hematopoiesis. However, their clinical relevance in acute myeloid leukemia (AML) and myelodysplastic syndrome (MDS) remains largely unknown. Here, we investigated the functions of HOXB-AS3, a lncRNA located at human HOXB cluster, in the myeloid cells, and analyzed the prognostic significances in patients with AML and MDS.

Methods We used shRNAs to downregulate lncRNA HOXB-AS3 in the cell lines, and then observed the cell growth. We investigated the downstream genes by microarray analysis, and validated the results with quantitative polymerase chain reaction. We also illustrated the effects of lncRNA HOXB-AS3 in the myeloid cell lines by BrdU proliferation flow assay. Further, we retrospectively analyzed lncRNA HOXB-AS3 expression in 193 patients with AML and 157 with MDS by microarray analysis and evaluated its clinical significance.

Results Downregulation of lncRNA HOXB-AS3 suppressed cell proliferation in the myeloid cell line, OCI-AML3. In the microarray analysis, lncRNA HOXB-AS3 potentiated the expressions of several key factors in cell cycle progression and DNA replication without affecting the expressions of HOX genes. In AML, patients with higher HOXB-AS3 expression had shorter survival than those with lower HOXB-AS3 expression (median overall survival (OS), 17.7 months versus not reached, P<0.0001; median relapse-free survival, 12.9 months versus not reached, P=0.0070). In MDS, patients with higher HOXB-AS3 expression also had adverse prognosis compared with those with lower HOXB-AS3 expression (median OS, 14.6 months versus 42.4 months, P=0.0018). The prognostic significance of lncRNA HOXB-AS3 expression was validated in the TCGA AML cohort and another MDS cohort from our institute. The subgroup analyses in MDS patients showed that higher HOXB-AS3 expressions could predict poor prognosis only in low and low-intermediate IPSS risk groups (median OS, 29.2 months versus 77.3 months, P=0.0194), but not in high and intermediate-high IPSS risk groups.

Conclusions This study uncovers a promoting role of lncRNA HOXB-AS3 in myeloid malignancies and identifies the prognostic value of lncRNA HOXB-AS3 expression in AML and MDS patients, particularly in the lower-risk group.