目前,中国的癌症状况正在发生转变,并趋同于美国,特别是随着人口老龄化加剧了社会肿瘤学负担。到2023年,肺癌仍将是这两个国家癌症死亡的主要原因。然而,由于预防和护理的滞后,我国大多数肺癌患者被诊断时处于晚期,因此导致预后不良。目前,肺癌的治疗策略发展迅速,既有突破,也有局限性。深入了解肺癌的发病机制,寻找有效的生物标志物,一直是肿瘤学领域亟待解决的问题。一些研究表明,circRNA失调与NSCLC的进展有关。它们在体液中的可检测性和相对稳定性使其成为潜在的癌症生物标志物候选基因。
CircRNA是一种内源性非编码RNA,主要通过直接反向剪接或套索驱动的反向剪接将下游3'末端和上游5'末端连接而产生。circRNAs的常见生物学功能可分为四种类型:(1)miRNA海绵,(2)结合启动子和翻译起始蛋白以调节转录和翻译,(3)作为支架参与蛋白质相互作用,以及(4)具有开放的阅读框以翻译成肽或蛋白质。目前的研究发现,circRNA参与了退行性疾病、动脉粥样硬化性血管疾病、代谢性疾病和各种类型的癌的发展。目前,关于circRNA在NSCLC中的研究比较有限,大部分研究是探索作为肿瘤驱动因子的circRNA,但circRNA抑制肿瘤的机制尚不清楚。因此,探索circRNAs是否可以抑制肿瘤进展对于寻找有效的预测性生物标志物和可操作的NSCLC干预靶点至关重要。
近日,Journal of Experimental & Clinical Cancer Research期刊(IF11.3)发表了一篇题为Circadian gene ARNTL initiates circGUCY1A2 transcription to suppress non-small cell lung cancer progression via miR-200c-3p/PTEN signaling的研究论文。报道了一个在NSCLC肿瘤组织中显著下调的circGUCY1A2,并首次证明了昼夜节律基因ARNTL启动circGUCY1A2转录并通过miR-200c-3p/PTEN轴抑制NSCLC进展的分子机制,这一发现为肺腺癌的治疗提供了潜在的靶点和治疗途径。
首先,研究人员通过微阵列分析了NSCLC组织中的circRNAs表达,发现有92个circRNAs在NSCLC中异常表达,其中83个下调,9个上调。通过筛选发现circ_0008602(命名为circGUCY1A2)在NSCLC肿瘤组织中显著下调,且与肿瘤大小显著相关。circGUCY1A2表达水平较高的患者往往具有更早的TNM分期,以及更小的肿瘤。circGUCY1A2表达降低与NSCLC患者生存率低相关。因此,研究人员推测circGUCY1A2可能是肺腺癌的重要保护因子,可能是一个干预靶点和生物标志物。
Fig1. NSCLC中的circRNA表达谱
接着,为了探索circGUCY1A2的生物学功能,研究人员进行了一系列功能实验。结果显示,过表达circGUCY1A2可显著抑制NSCLC细胞系的增殖,并促进其细胞凋亡。而通过siRNA敲低circGUCY1A2则促进了细胞增殖,并抑制细胞凋亡。表明circGUCY1A2可能通过抑制细胞增殖和增加细胞凋亡在NSCLC中发挥肿瘤抑制作用。
Fig2. circGUCY1A2在NSCLC细胞中发挥抑制作用
接下来,为了探索circGUCY1A2作为肿瘤抑制因子的作用机制,研究人员筛选出5个circGUCY1A2候选靶基因,其中miR-200c-3p在NSCLC组织中上调最多。进一步的研究表明,circGUCY1A2作为ceRNA可竞争性结合miR-200c-3p,促进PTEN表达,从而抑制PI3K/AKT信号通路和NSCLC肿瘤发生。此外,昼夜节律基因ARNTL在NSCLC中减少并能延长患者的总生存期,其通过结合GUCY1A2的启动子,可以启动circGUCY1A2的转录从而增加circGUCY1A2的表达。
Fig3. ARNTL通过circGUCY1A2/miR-200c-3p/PTEN轴抑制肺腺癌发展的机制示意图
最后,研究人员进行了体内功能实验以验证circGUCY1A2在体内的致瘤作用。结果显示,过表达circGUCY1A2显著抑制了肿瘤生长,导致NSCLC肿瘤体积显著更小,增加了异种移植肿瘤组织中TUNEL表达并降低Ki67表达。表明circGUCY1A2在体内可以抑制肿瘤生长,具有作为临床治疗靶点的潜力。
Fig4. circGUCY1A2是一个潜在的治疗靶点
总之,本研究证明了昼夜节律基因ARNTL启动circGUCY1A2转录并通过miR-200c-3p/PTEN轴抑制肺腺癌的进展。本研究结果有助于阐明肺腺癌的潜在抑制途径,并为发现肿瘤抑制因子和治疗选择提供生物学分子机制。
原文链接: https://jeccr.biomedcentral.com/articles/10.1186/s13046-023-02791-1
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