Identification and characterization of lncRNAs in the human immune system: a computational approach

CD4+ T lymphocytes orchestrate immune responses by differentiating into various subsets of effector T cells. We addressed the role of regulatory long non-coding RNAs in T-cell differentiation and plasticity performing a comprehensive transcriptome analysis by RNA-seq of thirteen highly purified human primary lymphocyte subsets and identified more than 500 new lincRNAs. We found that lincRNAs are preferentially expressed in specific lymphocyte subsets and that their expression patterns change during T-cell differentiation. Furthermore, we functionally characterized linc-MAF-4, a Th1 CD4+ signature lincRNA, and found that linc-MAF-4 down regulation increases the expression levels of transcription factor MAF and skews CD4+ differentiating cells towards a Th2 like expression profile. After assessing the role of lncRNAs in primary T cells from healthy donors, we seek to characterize their involvement in regulatory processes for tumor infiltrating lymphocytes (TIL). An in-depth characterization and understanding of the molecular mechanisms underlying the functional features of TIL may lead to a comprehension of their role in tumor immune escape and allow the identification of new therapeutic targets for the effective modulation of these cells in cancer. Since very little is known on the expression of lncRNAs in TILs, we isolated CD4+ Th1, Th17 and Tregs cells infiltrating both tumor and healthy tissue as well as lymphocytes from lymphoid Issues and peripheral blood of Non-Small- Cell-Lung and Colorectal cancer patients. We analysed these cells by RNA-seq and defined a set of lncRNAs that are specifically expressed in TIL subsets.

I linfociti T CD4+ orchestrano la risposta immunitaria differenziandosi in vari sottogruppi di cellule T effettrici. Nella prima parte del lavoro, abbiamo studiato il ruolo dei long non-coding RNAs nel processo differenziativo delle cellule T mediante un'analisi completa del trascrittoma con tecnologia RNA-Seq di tredici sottopopolazioni linfocitarie altamente purificate da cellule primarie umane e abbiamo identificato oltre 500 nuovi lincRNAs. Dai nostri risultati si evince che i lincRNAs sono preferenzialmente espressi in specifiche sottopopolazioni linfocitarie e che i loro pattern di espressione cambiano durante il differenziamento delle cellule T. Abbiamo inoltre caratterizzato funzionalmente Linc-MAF-4, un lincRNA 'signature' delle cellule CD4+ Th1, e abbiamo dimostrato che la downregolazione di Linc-MAF-4 aumenta i livelli di espressione del fattore di trascrizione MAF e spinge il processo differenziativo delle cellule CD4+ verso un profilo di espressione TH2. Dopo aver evidenziato la centralitá del ruolo dei lncRNAs in cellule T primarie da donatori sani, cerchiamo ora di caratterizzare il loro coinvolgimento nei processi regolatori dei linfociti infiltranti i tumori (TIL). Una caratterizzazione approfondita dei meccanismi molecolari alla base delle caratteristiche funzionali dei TIL possono condurre ad una comprensione del loro ruolo nei meccanismi di fuga del tumore dalla risposta immunitaria e consentire l'identificazione di nuovi bersagli terapeutici per una efficace modulazione di queste cellule nel cancro. Dal momento che si sa molto poco riguardo all'espressione dei lncRNAs nei TIL, abbiamo isolato cellule CD4+ Th1, Th17 e Tregs infiltranti sia tumore che tessuto sano, e linfociti da organi linfoidi secondari e sangue periferico di pazienti affetti da Non-small cell lung cancer (cancro al polmone) e cancro del colon-retto. Abbiamo analizzato il trascrittoma di queste cellule con tecnologia RNA-Seq e definito una serie di lncRNAs che sono specificamente espressi in linfociti infiltranti il tumore.