肿瘤抑制性分子轴 EP300/circRERE/miR-6837-3p/MAVS 激活 I 型干扰素通路和抗肿瘤免疫以抑制结直肠癌

A Tumor-suppressive Molecular Axis EP300/circRERE/miR-6837-3p/MAVS Activates Type I IFN Pathway and Antitumor Immunity to Suppress Colorectal Cancer

作者信息Nan Ding, A-Bin You, Hu Yang, Guo-Sheng Hu, Chun-Ping Lai, Wen Liu, Feng Ye
PMID36951687
发布时间2023-06-01
DOI10.1158/1078-0432.CCR-22-3836

实验完整度

高

包含体外细胞功能实验、体内移植瘤模型、AAV治疗实验、分子机制验证(RIP、ChIRP、双荧光素酶等)及转录组分析,多层级验证。

主要模型

结直肠癌细胞系(HCT116、RKO、DLD1、LoVo) 小鼠皮下移植瘤模型(MC38细胞在C57BL/6J小鼠,HCT116细胞在BALB/c裸鼠) 结直肠癌患者组织样本

重点核对

circRERE在结直肠癌组织中的表达水平(qRT-PCR) siRNA/shRNA敲低及过表达circRERE对细胞增殖和集落形成的影响 circRERE-AAV处理对肿瘤生长的抑制效果及剂量(5×10^8 Pfu/只,每周一次) 抗PD-1抗体剂量(200 μg/只,每周两次)及给药途径(腹腔注射) circRERE/miR-6837-3p/MAVS相互作用的验证(RIP、ChIRP、双荧光素酶报告基因)

摘要

目的:环状 RNA(circRNA)在包括结直肠癌在内的癌症中的致癌作用已被广泛研究。然而,肿瘤抑制性 circRNA 及其发挥抗肿瘤作用的机制仍 largely 未知。我们旨在发现关键的肿瘤抑制性 circRNA 及其作为基因治疗靶点的可能性。实验设计:通过 circRNA 测序、功能获得和功能丧失实验以及转录组分析来发现 circRERE 的肿瘤抑制和抗肿瘤免疫效应。进行分子生物学实验以探索机制。最后,我们使用腺相关病毒(AAV)递送 circRERE(circRERE-AAV),并在携带皮下 MC38 肿瘤的 C57BL/6J 小鼠中评估了 circRERE-AAV 单独及与抗 PD-1 抗体联合使用的效果。结果:circRERE 在结直肠癌中低表达。circRERE 的过表达抑制结直肠癌的体外和体内恶性行为,而敲低则表现出相反的效果。circRERE 的表达受 EP300(一种在结直肠癌中也下调的组蛋白乙酰转移酶)的调控。机制上,circRERE 作为竞争性内源 RNA 海绵吸附 miR-6837-3p 以上调 MAVS 表达,从而激活 I 型 IFN 信号通路并促进抗肿瘤免疫。circRERE-AAV 的递送引发显著的抗肿瘤效应,且 circRERE-AAV 与抗 PD-1 抗体联合治疗在结直肠癌临床前模型中表现出协同抑制肿瘤生长的作用。结论:这些结果揭示了由 EP300/circRERE/miR-6837-3p/MAVS 组成的调控轴及其在抗肿瘤免疫中的重要作用,并证明 circRERE-AAV 可能代表一种新的治疗途径,用于激发免疫反应并增强免疫治疗在临床中的效果。转化相关性:过去几年,免疫治疗被认为是创新,并已成为肿瘤治疗领域的趋势。然而,对于晚期结直肠癌,只有一小部分患者(约 5%)能从中受益。如何将这些“冷肿瘤”转变为“热肿瘤”具有重要意义。激发免疫反应可能是使免疫治疗增敏的潜在方法。我们的研究发现了一个肿瘤抑制性分子轴 EP300/circRERE/miR-6837-3p/MAVS,可激活 I 型 IFN 通路和抗肿瘤免疫。通过腺相关病毒递送 circRERE(circRERE-AAV)引发显著的抗肿瘤效应,且 circRERE-AAV 与抗 PD-1 抗体联合治疗在结直肠癌临床前模型中表现出协同抑制肿瘤生长的作用。这些结果表明 circRERE-AAV 可能代表一种新的治疗途径,用于激发免疫反应并增强免疫治疗在临床中的效果。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
寻找结直肠癌中关键的肿瘤抑制性circRNA及其作用机制,并评估其作为基因治疗靶点的可能性。
核心机制
EP300调控circRERE表达,circRERE作为ceRNA海绵吸附miR-6837-3p,上调MAVS,激活I型IFN信号通路,促进抗肿瘤免疫。
主要证据
circRNA测序和qRT-PCR显示circRERE在结直肠癌中低表达;体外功能实验表明过表达抑制增殖,敲低促进增殖;体内实验显示circRERE-AAV抑制肿瘤生长,且与抗PD-1抗体联用有协同效果;机制实验证实circRERE直接结合miR-6837-3p并调控MAVS。
研究意义
circRERE-AAV可能代表一种新的治疗途径,通过激发免疫反应增强免疫治疗在结直肠癌临床中的效果。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

circRNA表达谱分析

鉴定结直肠癌中差异表达的circRNA,筛选候选肿瘤抑制性circRNA。

对3对结直肠癌及癌旁组织进行circRNA测序,分析差异表达circRNA,并结合TCGA数据库筛选临床相关的circRNA,最终聚焦circRERE。

2

circRERE功能验证

验证circRERE对结直肠癌细胞增殖和肿瘤生长的影响。

在DLD1和LoVo细胞中过表达circRERE,在HCT116和RKO细胞中敲低circRERE,检测细胞增殖和集落形成;在MC38细胞中过表达circRere并移植至C57BL/6J小鼠,在HCT116细胞中敲低circRERE并移植至BALB/c裸鼠,观察肿瘤生长。

3

机制探索

阐明circRERE调控MAVS及I型干扰素通路的分子机制。

通过RNA-seq分析circRERE敲低后的转录组变化,发现IFNα通路富集;通过qRT-PCR和Western blot验证MAVS表达及下游信号;通过RIP、ChIRP、双荧光素酶报告基因实验验证circRERE直接结合miR-6837-3p并调控MAVS。

4

circRNA上游调控机制

探究circRERE在结直肠癌中低表达的原因。

通过生物信息学预测和ChIP实验验证EP300与RERE启动子结合,并通过qRT-PCR和Western blot验证EP300对circRERE和MAVS表达的调控。

5

AAV递送circRERE的体内治疗实验

评估circRERE-AAV单独及联合抗PD-1抗体的抗肿瘤效果。

在BALB/c裸鼠皮下接种HCT116细胞,肿瘤长至约100 mm³后瘤内注射NC-AAV或circRERE-AAV(5×10^8 Pfu/只,每周一次);在C57BL/6J小鼠皮下接种MC38细胞,同样处理,并联合腹腔注射抗PD-1抗体(200 μg/只,每周两次),检测肿瘤体积、重量、免疫细胞浸润。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
RPMI1640培养基----
DMEM培养基----
胎牛血清BI--
Lipofectamine 2000转染试剂Invitrogen--
CCK8试剂盒meilunbio--
超纯RNA提取试剂盒Com Win--
GoScript反转录混合液Promega--
Hieff qPCR SYBR Green预混液Yeasen--
RNase R外切酶Epicentre--
NEBNext Ultra II RNA文库制备试剂盒NEBE7760
抗Flag抗体Sigma-AldrichF1804
M2琼脂糖Sigma--
RNasin RNA酶抑制剂----
钒核糖核苷复合物溶液Sigma--
蛋白酶KAmbion--
甲醛Sigma--
抗EP300抗体Abcamab14984
蛋白G磁珠Bio-Rad161-4023
QIAquick离心柱Qiagen--
Ribo™荧光原位杂交试剂盒RiboBioC10910
TBK1抗体Cell Signaling Technology38066
p-TBK1抗体Cell Signaling Technology5483
p-IRF3抗体Cell Signaling Technology4947
P65抗体Cell Signaling Technology8242
p-P65抗体Cell Signaling Technology3033
MAVS抗体Proteintech14341-1-AP
GAPDH抗体Protein Tech60004-1
山羊抗兔二抗SolarbioSE134
山羊抗小鼠二抗SolarbioSE131
ECL检测试剂AdvanstaK-12045-D50
psiCHECK2载体Addgene40763
pGL3-Basic载体----
双荧光素酶检测系统Promega--
抗PD-1抗体Bio X CellBE0146
抗CD8A抗体Abcamab209775
抗CD3抗体Abcamab16669
MC38细胞----
HCT116细胞----
LoVo细胞----
RKO细胞----
DLD1细胞----
HEK293T细胞----

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
细胞培养
细胞系(HCT116、LoVo、RKO、DLD1、MC38、HEK293T)的培养条件(培养基、血清浓度、CO2浓度)
阅读提示:Materials and Methods - Clinical specimens and cell culture
基因敲低和过表达
siRNA/shRNA/过表达载体的序列和转染条件(浓度、时间)
阅读提示:Materials and Methods - Gene knockdown and overexpression; Supplementary Table S1
circRNA测序和RNA测序
样本类型(组织或细胞)、RNase R处理条件、测序平台和文库构建方法
阅读提示:Materials and Methods - circRNA sequencing and RNA sequencing
Western blot
抗体列表(TBK1、p-TBK1、p-IRF3、P65、p-P65、MAVS、GAPDH)及稀释比例
阅读提示:Materials and Methods - Western blotting
RNA免疫沉淀
细胞数量、抗体(anti-AGO2)、裂解液成分、洗脱条件
阅读提示:Materials and Methods - RNA immunoprecipitation
染色质免疫沉淀
细胞数量、抗体(anti-EP300)、甲醛交联时间、超声条件
阅读提示:Materials and Methods - Chromatin immunoprecipitation assay
双荧光素酶报告基因
载体构建(psiCHECK2、pGL3-Basic)、细胞系、转染条件、检测时间
阅读提示:Materials and Methods - Dual-luciferase reporter assay
动物实验
小鼠品系、周龄、性别、体重、细胞接种数量、AAV剂量、抗PD-1抗体剂量和给药方式
阅读提示:Materials and Methods - Animal experiments
免疫荧光
组织切片厚度、一抗(anti-CD8A、anti-CD3)稀释比例
阅读提示:Materials and Methods - Immunofluorescence
统计
统计方法(t检验、ANOVA)、显著性阈值
阅读提示:Materials and Methods - Statistical analysis