J Natl Cancer Inst最新发表应用Arraystar LncRNA芯片研究结直肠癌的文章

　　

美国俄亥俄州立大学Carlo M. Croce教授长期从事恶性肿瘤的基础研究，在肿瘤发病机制研究方面做出了杰出的贡献。近期，Croce教授课题组应用美国Arraystar公司的Arraystar Human LncRNA芯片，发现了三个受MYC调控并在结直肠癌发生过程中起到重要调控功能的长链非编码RNA——MYCLo-1,-2,-3（统称MYCLos），其通过招募HuR、hnRNPK蛋白结合于CDKN1A与 CDKN2B启动子区域以抑制基因表达，从而促进肿瘤增长。该研究结果刊登在国际知名期刊J Natl Cancer Inst上(IF=15.161)。（芯片实验由Arraystar提供技术服务）

研究背景

结直肠癌是胃肠道中常见的恶性肿瘤，每年夺走近70万人的生命，已成为仅次于肺癌、肝癌和胃癌的全球第四大最致命癌症杀手（2012年）。lncRNA是一类长度大于200nt、不具蛋白编码能力的RNA分子，目前研究发现lncRNA在多种类型的癌症发生发展过程中均能起到重要调控功能，但是lncRNA在结直肠癌中的功能及调控机制并不清楚。此外，lncRNA的转录会受到转录因子的调控，这方面在结直肠癌研究中也鲜有报道。Croce教授课题组利用Arraystar Human LncRNA 芯片对受转录因子MYC调控的lncRNA—MYCLos在结直肠癌的发生过程中的功能机制进行了系统的研究。

研究思路

为了系统研究lncRNA在结直肠癌发生进程中的作用，作者首先采用Arraystar Human LncRNA芯片检测结肠癌细胞与正常结肠细胞（各5例）中lncRNA及mRNA表达变化；结果显示MYC mRNA在两组样本中明显差异表达，这预示着MYC很可能调控lncRNA的表达。为了寻找受MYC调控的lncRNA分子，作者通过RNAi干扰改变结肠癌细胞中MYC表达水平，之后采用Arraystar Human LncRNA芯片进行差异表达lncRNA的筛选，最终锁定可能受MYC调控的3个lncRNA，命名为MYCLos。

为了证实转录因子MYC调控MYCLos的转录，作者首先在25对结直肠癌及癌旁组织进行PCR验证，发现MYC mRNA与MYCLos的表达水平具有显著相关性；reporter assay说明MYCLos受到转录因子MYC的调控；此外，生物信息学分析发现MYCLos启动子区域含有转录因子MYC的结合位点。

对于MYCLos的功能研究，体外细胞实验显示MYCLos能够显著改变细胞周期、促进细胞增殖和增强细胞成克隆能力；体内动物实验显示，对于异种移植结肠癌细胞的小鼠模型，低表达MYCLos能够抑制肿瘤生长，增加小鼠生存时间。

在MYCLos下游机制研究方面，作者通过reporter assay、CHIP、RIP、RNA Pull-Down等实验发现MYCLos招募HuR、hnRNPK蛋白结合于CDKN1A与 CDKN2B启动子区域，进而抑制CDKN1A与CDKN2B基因的表达，从而促进肿瘤细胞的生长。

作者进一步利用52对结直肠癌样本研究MYCLos的临床意义，发现MYCLos可以作为潜在的结直肠癌发生的诊断生物标记物。

技术路线

 

结果展示

 
A：热图显示芯片检测到的差异表达lncRNA（结肠癌细胞 vs 正常结肠细胞）
B和C：热图显示芯片检测到的差异表达lncRNA（分别在HCT116和RKO细胞进行RNAi实验）
D：韦恩图显示MYC促进3个lncRNA在三种不同类型样本中高表达

研究意义

该研究揭示了lncRNA在结直肠癌发生进程中的重要调控功能和分子机制。在该研究中，研究人员首先通过芯片筛选发现lnRNA的转录可能受到转录因子MYC调控，进而锁定3个MYC调控的lncRNA—MYCLos。临床样本研究发现，相对于正常临床组织样本，结直肠癌组织中MYCLos表达水平显著升高。体内外实验表明，MYCLos能够显著促结肠癌生长、推动细胞周期运行。机制研究发现MYCLos招募HuR、hnRNPK蛋白结合于CDKN1A与 CDKN2B启动子区域。该研究内容对于揭示结直肠癌发生发展进程中的机理具有重要的科学意义和临床价值，并为结直肠癌提供了一个潜在的诊断标记物以及治疗靶点。

原文出处
Role of MYC-Regulated Long Noncoding RNAs in Cell Cycle Regulation and Tumorigenesis. J Natl Cancer Inst, 2015, 10.1093.