长链非编码RNA TINCR通过自噬激活促进人肝癌干细胞的自我更新

The long noncoding RNA TINCR promotes self-renewal of human liver cancer stem cells through autophagy activation.

作者信息Jing Shi, Cao Guo, Yang Li, Junli Ma
PMID36385098
发布时间2022-11-16
DOI10.1038/s41419-022-05424-1

实验完整度

包含临床样本分析、细胞体外功能实验(敲低/过表达)、体内移植瘤模型,并进行了机制验证(RNA pull-down、RIP、mRNA稳定性)和功能回复实验。

主要模型

HCCLM3和MHCC97L肝癌细胞系 CD133+CD13+肝癌干细胞亚群 BALB/c裸鼠皮下及原位移植瘤模型 HCC患者组织样本(54对新鲜组织和89例石蜡包埋组织)

重点核对

TINCR敲低和过表达效率:使用shRNA和过表达载体,需验证敲低和过表达效果。 LCSC自我更新检测:通过成球实验评估原代和继代成球效率。 裸鼠移植瘤实验:细胞稀释浓度、注射数量、肿瘤体积测量时间点(每三天测量)。 自噬检测:Western blot检测LC3和p62,mRFP-GFP-LC3荧光,透射电镜观察自噬体。 ATG5和PTBP1的干预:使用Baf-A1(75 nM)和ATG5 siRNA,PTBP1过表达或敲低,需确认处理时间。

摘要

肝细胞癌(HCC)是一种异质性极高的肿瘤,具有高复发率和转移率。肝癌干细胞(LCSCs)被认为是这些病理特性的重要影响因素,但其在HCC中的潜在机制尚不清楚。大量证据表明,自噬在肿瘤干性中具有重要作用。然而,长链非编码RNA(lncRNA)TINCR是否参与HCC的自噬和干性维持仍未知。本研究发现TINCR在HCC组织和LCSCs中高表达。体外和体内实验首次表明,TINCR是LCSC自我更新和肿瘤发生所必需的。此外,基因本体分析揭示了自噬参与TINCR调控的干性维持。机制上,TINCR与多嘧啶束结合蛋白1(PTBP1)结合,进一步促进自噬相关基因ATG5的转录活性。总之,我们证明TINCR通过PTBP1/ATG5调控通路激活自噬调节LCSC自我更新,为HCC治疗提供了潜在的新靶点。

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
长链非编码RNA TINCR是否通过自噬调控人肝癌干细胞的自我更新和肿瘤发生?
核心机制
TINCR通过结合PTBP1蛋白,增强ATG5 mRNA的稳定性,上调ATG5表达,从而激活自噬,促进肝癌干细胞的自我更新和肿瘤发生。
主要证据
临床样本显示TINCR高表达且与不良预后相关;体外敲低TINCR减少干细胞球形成和干性标记物表达,过表达则增强;体内实验显示TINCR影响肿瘤形成和转移;机制上通过RNA pull-down和RIP验证TINCR与PTBP1结合,且敲低TINCR降低ATG5 mRNA稳定性;回补PTBP1可逆转TINCR敲低的效应。
研究意义
TINCR可能作为HCC治疗的潜在新靶点,为肝癌治疗提供新思路。

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

临床样本中TINCR表达分析

评估TINCR在HCC组织和癌旁组织中的表达水平及其与临床病理特征及预后的关系。

使用qRT-PCR检测54对新鲜HCC组织及配对癌旁组织中的TINCR表达;用ISH检测89例石蜡包埋HCC组织中的TINCR表达,并分析TINCR表达与临床病理参数及预后的关联。

2

LCSCs分离和TINCR表达验证

从肝癌细胞系和原代细胞中分选CD133+CD13+ LCSCs,验证TINCR在LCSCs中的表达。

通过流式分选获得CD133+CD13+亚群,进行成球培养,随后用qRT-PCR检测TINCR在LCSCs和非LCSCs中的表达。

3

TINCR功能缺失实验

探究敲低TINCR对LCSCs自我更新和体内肿瘤形成能力的影响。

使用慢病毒介导的shRNA敲低TINCR,检测干性因子表达、CD13+CD133+亚群比例、成球能力及体内肿瘤形成能力。

4

TINCR过表达功能实验

探究TINCR过表达对LCSCs自我更新和肿瘤发生的影响。

构建TINCR稳定过表达的细胞系,检测成球能力、干性因子表达、体内肿瘤形成和肺转移。

5

自噬在TINCR调控LCSCs中的作用

明确自噬是否参与TINCR调控的LCSCs自我更新。

通过Western blot检测自噬标志物LC3和p62,mRFP-GFP-LC3荧光检测自噬流,TEM观察自噬体;敲低ATG5或使用自噬抑制剂Baf-A1观察成球能力变化。

6

TINCR与PTBP1的相互作用及对ATG5 mRNA稳定性的调控

阐明TINCR通过PTBP1稳定ATG5 mRNA的分子机制。

通过细胞分级和RNA-ISH确定TINCR亚细胞定位;通过catRAPID预测、RNA pull-down和RIP验证TINCR与PTBP1结合;使用放线菌素D处理评估ATG5 mRNA稳定性;检测PTBP1过表达或敲低对ATG5表达的影响。

7

PTBP1回复实验验证通路

验证PTBP1过表达能否逆转TINCR敲低导致的LCSCs表型变化。

在TINCR敲低的LCSCs中过表达PTBP1,检测自噬相关蛋白、成球能力、干性因子表达和体内肿瘤形成能力。

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
DMEM培养基----
胎牛血清GIBCO--
DMEM/F12培养基Invitrogen--
L-谷氨酰胺----
表皮生长因子----
成纤维细胞生长因子-2----
B27添加剂Invitrogen--
Trizol试剂Invitrogen--
RIPA裂解液Beyotime--
PVDF膜Millipore--
LC3抗体CST12741
P62抗体Abcamab109012
ATG5抗体Abcamab108327
PTBP1抗体Abcamab133734
CD133抗体Abcamab222782
SOX2抗体Abcamab171380
TOM20抗体CST42406S
Notch1抗体CST3608S
β-连环蛋白抗体CST8480S
SHH抗体CST2207S
β-肌动蛋白抗体CST8457S
GAPDH抗体Proteintech10494-1-AP
TINCR shRNA慢病毒GeneChem--
聚凝胺GeneChem--
pcDNA3.1载体----
透射电子显微镜--JEM-1230
mRFP-GFP-LC3腺病毒HanBio Co. LTD--
RNA免疫沉淀试剂盒Millipore--
FACS Calibur流式细胞仪BD Bioscience--
FACS Aria III流式分选仪BD Bioscience--
巴佛洛霉素A1----
Mdivi-1----

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
临床样本分析
HCC组织和癌旁组织的配对关系、样本量(54对新鲜组织,89例石蜡组织)、TINCR表达检测方法(qRT-PCR和ISH)、临床分期(TNM分期)、静脉浸润情况。
阅读提示:见Materials and methods中的Patient samples and tissue specimens of HCC及Results部分。
LCSC分选与培养
用于分选的细胞系(HCCLM3和MHCC97L)和原代细胞来源;CD133和CD13抗体克隆号及荧光标记;分选后LCSCs的培养基成分(DMEM/F12,EGF 20ng/ml,FGF2 10ng/ml,B27等);成球培养时间。
阅读提示:见Materials and methods中的Flow cytometry and cell sorting和Sphere formation assay。
TINCR敲低和过表达
shRNA靶序列(详见补充表S2)和转染MOI(20 TU/mL);TINCR过表达载体(pcDNA3.1)的构建;转染后验证效率(qRT-PCR)。
阅读提示:见Materials and methods中的Cell transfection。
自噬检测
自噬相关蛋白抗体(LC3、p62、ATG5等)的稀释比例和品牌货号;mRFP-GFP-LC3腺病毒的使用;Baf-A1浓度(75nM)和处理时间;TEM样品制备步骤。
阅读提示:见Materials and methods中的Western blotting、Analysis of autophagic flux、Transmission electron microscopy。
体内移植瘤模型
小鼠品系(BALB/c裸鼠)、性别(雄性)、年龄(4-6周);细胞接种数量(文中提及稀释,具体数量需参阅补充材料);肿瘤体积计算公式;监测间隔(每三天)。
阅读提示:见Materials and methods中的Xenograft growth in nude mice。