EIF4A3/circPTGR1/miR-4725-5p正反馈环通过FAK/AKT信号通路促进结直肠癌进展

EIF4A3/circPTGR1/miR-4725-5p positive- feedback loop promotes colorectal cancer progression via FAK/AKT signaling pathway

作者信息Yi Dong, Yi-Han Ding, Xiao Yang, Xiao-Hang Song, Xue-Tao Lei, Ya-Nan Tang, Xin-Er Zhang, Wei-Cai Huang, Kai Zhang, Jing-Song Chen
PMID41491503
发布时间2026-01-05
DOI10.1186/s12943-025-02537-x

实验完整度

包含RNA测序、体外细胞功能实验、PDO模型、三种体内转移模型、RIP和双荧光素酶等机制验证,证据层级丰富。

主要模型

结直肠癌细胞系(Caco2、HCT15等) 患者来源类器官(PDO) BALB/c裸鼠皮下异种移植、尾静脉肺转移和脾内肝转移模型 临床CRC组织样本

重点核对

circPTGR1在CRC组织中的表达及其与预后的关系(高/低表达分组) 细胞系:Caco2(低表达,过表达)和HCT15(高表达,敲低) 体内模型:皮下3×10^6细胞,尾静脉和脾内注射3×10^6/0.1ml PDO模型中circPTGR1过表达或敲低对细胞活力和侵袭的影响 miR-4725-5p mimic和inhibitor的浓度和转染条件(未明确说明)

摘要

背景:结直肠癌(CRC)是最常见的恶性肿瘤之一,但其进展的分子机制尚不清楚。越来越多的证据表明环状RNA(circRNA)在肿瘤的发生和发展中发挥重要作用。然而,circRNA在CRC中的作用和分子机制仍远未阐明。方法:通过RNA测序分析了原发CRC肿瘤组织和配对肝转移灶之间circRNA的差异表达模式。分析了CRC患者中circPTGR1表达与临床病理特征及预后的关系。通过体外、体内(包括皮下异种移植、尾静脉肺转移和脾内肝转移模型)以及患者来源类器官(PDO)实验,探讨了circPTGR1对CRC生长和转移的影响。通过生物信息学分析预测了circPTGR1、miR-4725-5p和EIF4A3之间的相互调控以及miR-4725-5p与FAK之间的相互作用,并随后使用qRT-PCR、蛋白质印迹、RNA免疫沉淀(RIP)和双荧光素酶报告基因实验进行了验证。在临床CRC组织、PDO和异种移植模型中,通过qRT-PCR、蛋白质印迹和免疫组化进一步确认了这些调控相互作用。结果:circPTGR1在CRC中表达显著上调,circPTGR1高表达与CRC患者预后不良相关。体外和体内实验表明,circPTGR1促进了CRC的生长、迁移、侵袭和转移。使用PDO模型证实了circPTGR1增强CRC细胞增殖和侵袭能力的作用。机制上,circPTGR1作为miR-4725-5p的分子海绵,导致其靶标FAK上调,从而激活FAK/AKT信号通路。重要的是,EIF4A3被确定为促进circPTGR1生物发生的启动子,同时也是miR-4725-5p的直接下游靶标。这些发现在临床CRC组织、PDO模型和异种移植实验中得到验证,支持了一个新的正反馈环:EIF4A3、circPTGR1和miR-4725-5p通过激活FAK/AKT信号通路促进CRC进展。结论:EIF4A3/circPTGR1/miR-4725-5p正反馈环通过激活FAK/AKT信号通路加速CRC增殖和转移。因此,circPTGR1可作为CRC潜在的预后指标和治疗靶点。

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
circPTGR1在结直肠癌进展和转移中的作用及分子机制是什么?
核心机制
circPTGR1作为miR-4725-5p的分子海绵,上调FAK表达,激活FAK/AKT信号通路,同时EIF4A3促进circPTGR1生物发生,且是miR-4725-5p的下游靶标,形成正反馈环。
主要证据
体外功能实验(CCK-8、集落形成、Transwell)、体内转移模型、PDO模型、临床样本验证,以及RIP、双荧光素酶等机制实验。
研究意义
circPTGR1可作为CRC预后预测的生物标志物和潜在治疗靶点。

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表达谱分析及circPTGR1鉴定

筛选CRC原发灶与肝转移灶中差异表达的circRNA,并鉴定circPTGR1。

对3对配对的CRC原发组织和肝转移组织进行RNA测序,分析差异表达circRNA,通过circBase和UCSC注释、Sanger测序和凝胶电泳验证circPTGR1环状结构。

2

circPTGR1在CRC组织和细胞中的表达及临床相关性分析

检测circPTGR1在CRC组织、细胞中的表达,并分析其与临床病理特征和预后的关系。

通过qRT-PCR检测临床组织中circPTGR1表达,分析其与临床病理特征的关系,用Kaplan-Meier生存分析评估预后关联;通过qRT-PCR检测多个CRC细胞系和NCM460细胞的表达。

3

体外功能实验验证circPTGR1对CRC细胞增殖、迁移、侵袭及EMT的影响

评估circPTGR1在体外对CRC细胞恶性表型的影响。

在Caco2细胞中过表达circPTGR1,在HCT15细胞中敲低circPTGR1,通过CCK-8、集落形成、Transwell实验检测增殖、迁移、侵袭能力,通过Western blot检测EMT标志物。

4

类器官模型验证circPTGR1的功能

在患者来源类器官中验证circPTGR1对细胞活力和侵袭的影响。

建立PDO模型,用慢病毒感染过表达或敲低circPTGR1,通过ATP活力测定和Transwell侵袭实验评估功能,并通过HE、IHC、STR验证类器官与原始组织的一致性。

5

ceRNA机制验证:circPTGR1作为miR-4725-5p的海绵

验证circPTGR1与miR-4725-5p的直接结合及其调控关系。

通过生物信息学预测结合位点,荧光原位杂交(FISH)定位circPTGR1和miR-4725-5p,AGO2-RIP验证AGO2富集,双荧光素酶报告基因实验验证直接结合,并做回复实验。

6

下游靶标验证:miR-4725-5p靶向FAK

验证FAK是miR-4725-5p的直接靶基因,并激活FAK/AKT通路。

通过TCGA KEGG富集分析预测PI3K/AKT通路,TargetScan和miRwalk预测靶基因,qRT-PCR和Western blot评估miR-4725-5p对FAK表达的影响,AGO2-RIP和双荧光素酶验证直接结合,并检测p-AKT水平。

7

上游调控验证:EIF4A3促进circPTGR1生物发生

验证EIF4A3与PTGR1前体mRNA结合并促进circPTGR1形成。

使用Circinteractome预测EIF4A3结合位点,过表达或敲低EIF4A3检测circPTGR1表达变化,RIP验证结合,并检测其他circRNA作为对照。

8

正反馈环的验证及临床相关性分析

验证EIF4A3/circPTGR1/miR-4725-5p正反馈环的存在,并在临床样本和PDO中验证。

通过qRT-PCR和Western blot检测miR-4725-5p对EIF4A3表达的影响,双荧光素酶和AGO2-RIP验证结合,检测circPTGR1对EIF4A3的调控,并在临床样本和PDO中进行验证。

9

体内验证:circPTGR1促进CRC生长和转移

在动物模型中验证circPTGR1对肿瘤生长和远处转移的影响。

建立皮下异种移植、尾静脉肺转移和脾内肝转移模型,注射circPTGR1过表达或敲低的CRC细胞,通过观察肿瘤体积、重量、转移灶数量,并通过qRT-PCR、Western blot和IHC检测相关分子表达。

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
RPMI 1640培养基CellCook or GibcoCat:11875
DMEM培养基Gibcocat:11995
McCoy's 5a培养基CellCookCM2002
L-15培养基CellCookCM2001S
Triquick试剂SolarbioR1100
HiScript III逆转录预混液VazymeR323-01
ChamQ通用SYBR qPCR预混液VazymeQ711-02
RIPA裂解缓冲液Pierce--
BCA蛋白定量试剂盒BiosharpBL521A
PVDF膜MerckMilliporeISEQ00010
GAPDH抗体ProteinTech60004-1-Ig
FAK抗体ProteinTech12636-1-AP
AKT抗体ProteinTech10176-2-AP
磷酸化AKT抗体ProteinTech66444-1-Ig
Ki-67抗体ProteinTech27309-1-AP
EpCAM抗体ProteinTech21050-1-AP
E-钙粘蛋白抗体ProteinTech20874-1-AP
波形蛋白抗体Abceptaap2739b
N-钙粘蛋白抗体ProteinTech22018-1-AP
化学发光试剂BiosharpBL5210
荧光原位杂交试剂盒Invitrogen--
RNA免疫沉淀试剂盒IEMedK303
AGO2抗体Proteintech67934-1-IG
Luc-Pair™双荧光素酶检测试剂盒2.0iGeneBio--
细胞增殖毒性检测试剂盒ServicebioG4103
Cell Counting-Lite® 3D发光试剂Vazyme--
基质胶BiorgenOGCP-01–02
全景扫描仪II BF----

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
细胞系来源和培养基:NCM460等6种CRC细胞系和HEK293T细胞,分别使用RPMI 1640、DMEM、McCoy's 5a、L-15培养基,添加10% FBS。
阅读提示:Methods: Cell culture
质粒构建与转染
慢病毒载体和miRNA mimic/抑制剂来源及使用浓度:Miaoling Bio和Genecefe Bio,具体序列和浓度需查阅补充表S1和S2。
阅读提示:Methods: Plasmid, shRNA and miRNA mimic transfection
qRT-PCR
引物序列、内参基因(GAPDH/U6)、PCR条件(95°C 120s,40个循环)及2^-ΔΔCt方法。
阅读提示:Methods: qRT-PCR; Supplementary Table S4
蛋白提取与Western blot
抗体稀释(1:1000)、蛋白上样量、PVDF膜、内参GAPDH。
阅读提示:Methods: Western blot analysis
双荧光素酶报告基因实验
细胞系(HEK293T)、共转染的质粒(WT/Mut circPTGR1, FAK 3'UTR, EIF4A3 3'UTR)和miR-4725-5p mimic/NC,检测时间48h。
阅读提示:Methods: Dual luciferase reporter gene assay
RIP实验
细胞系(Caco2、HCT15)、抗体(AGO2/IgG)、孵育时间6h、后续RNA提取和qRT-PCR。
阅读提示:Methods: RNA Immunoprecipitation (RIP) assay
体内实验
小鼠品系(BALB/c nude)、周龄(5-6周)、细胞注射数量(皮下和尾静脉3×10^6,脾内3×10^6/0.1ml)、观察时间(肺转移6周,肝转移8周)、每组动物数(肺5只,肝3只)。
阅读提示:Methods: Establishment of mouse xenograft models