【SCI文章解析】lncRNA UICLM通过ceRNA机制调控结直肠癌的肝转移

来源: 上海康成生物工程有限公司   2018-2-7   访问量:663评论(0)

中山大学附属肿瘤医院院长、主任医师徐瑞华教授长期从事消化道肿瘤个体化治疗领域及抗癌药物研究,在消化道肿瘤的转移与转归、化疗药物耐受及其机制和优化临床治疗方面具有国际领先的创新性成果。近期,该课题组应用Arraystar lncRNA芯片在肝转移的结直肠癌组织中分析了lncRNAs的表达情况。课题组筛选到与结直肠癌肝转移显著相关的lncRNA UICLM,并阐明了lncRNA UICLM在结直肠癌肝转移中的功能和调控机制。该研究成果于2017年发表在国际著名学术期刊Theranostics(IF = 8.766)上。(芯片实验由康成生物提供技术服务)

研究背景
结直肠癌(CRC)是世界上第二大常见和第三大引起死亡的恶性肿瘤疾病。尽管近年来CRC的治疗已取得了巨大的进展,但是效果还不尽人意。CRC晚期会发生肿瘤转移,其中最常见的是肝转移。肝转移患者预后非常差,生存率很低。长链非编码RNAs(lncRNAs)是一类长度大于200nt的转录本,lncRNAs的异常表达和癌症的发生有着紧密的联系,如HOTAIR、MALAT1和H19等在癌症的发生中扮演着重要的角色。虽然已经有越来越多的lncRNAs被挖掘和注释,但是lncRNAs在CRC肝转移中的功能和分子调控机制目前仍不清楚。

本研究通过lncRNA芯片筛选出与CRC肝转移相关的lncRNAs,并通过大量的功能实验研究异常表达的lncRNA如何调控结直肠癌的肝转移。

研究思路
首先,作者选取了7个具有肝转移和8个没有肝转移的CRC组织进行lncRNA芯片筛选(Arraystar Human LncRNA Microarray V3.0)。作者采用FC >= 4.0和p-value < 0.05的标准筛选到了493个差异表达的lncRNAs,接着对上调最显著的12个lncRNA进行了RT-PCR验证,其中有9个lncRNA在肝转移的CRC组织中出现了高表达。随后作者通过扩大样本量验证发现lncRNA UICLM在肝转移的CRC组织中显著上调。

接着,作者通过过表达和干扰实验探究了UICLM的生物学功能。实验表明干扰UICLM会显著抑制细胞增殖、集落形成和细胞迁移侵袭,过表达则会出现相反表型。免疫荧光分析以及RT-PCR实验显示了UICLM对CRC细胞中EMT的影响。细胞注射实验显示注射SW620sh-UICLM细胞的小鼠肝转移瘤的比例明显低于注射SW620sh-NC细胞,并且肝脏转移结节数目也显著降低。另外,作者还发现UICLM可以影响结直肠癌细胞干性。

最后作者深入研究了lncRNA UICLM调控CRC肝转移的分子机制。lncRNA 芯片数据分析显示UICLM与ZEB2存在正相关,IHC和RT-PCR结果显示ZEB2 mRNA和蛋白水平在肝转移的CRC组织中显著过表达。RNA-seq结果也表明干扰UICLM会导致ZEB2的表达水平明显下降。然后,作者通过生物信息学预测发现UICLM和ZEB2具有共同结合的miRNA——has-miR-215。后续实验表明CRC组织中miR-215的表达水平明显下调,并且抑制miR-215会显著增加UICLM的表达,反之,敲低UICLM显著增加miR-215表达。最后,作者通过pull down实验也表明miR-215和Ago2形成沉默复合物(RISC),可以结合在lncRNA UICLM的 miRNA的结合位点上。也就进一步佐证了lncRNA UICLM可以通过ceRNA机制调控靶基因ZEB2的表达。

上述研究表明CRC组织中表达水平显著上调的lncRNA UICLM通过ceRNA机制竞争性结合miR-215来调控ZEB2的表达,从而调节EMT和干细胞特性,最终影响细胞的侵袭和转移,促进CRC的肝转移。

研究路线

结果展示

图1芯片筛选差异lncRNA、验证以及临床相关性分析

图2 lncRNA UICLM功能实验结果展示

图3 lncRNA UICLM分子调控机制模式图

研究意义
作者借助Arraystar lncRNA芯片筛选出参与CRC肝转移的重要指标lncRNA UICLM,并且通过功能和机制实验表明了UICLM可以竞争性结合miR-215调控ZEB2表达,从而促进CRC肝转移发生,这对于研究结直肠癌的肝转移以及探究非编码RNA的分子机制奠定了基础。

原文出处
Long non-coding RNA UICLM promotes colorectal cancer liver metastasis by acting as a ceRNA for microRNA-215 to regulate ZEB2 expression. Theranostics. 2017.

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