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为解决结直肠癌(CRC)耐药性高、治疗手段有限的问题,研究人员开展了 circRNAs 在 CRC 中作用的研究。结果发现 circ_0001766 可抑制 CRC 进展和雷帕霉素耐药,该发现为 CRC 治疗提供新靶点,意义重大。
结直肠癌(Colorectal Cancer,CRC),作为全球范围内发病率位居第三的常见癌症,严重威胁着人类的健康。尽管医学在不断进步,但 CRC 患者的 5 年总生存率仅为 64%,一旦癌症发生转移,这一数字更是急剧下降至 15% 以下。目前,化疗仍是主要的治疗手段,但耐药问题却成为了阻碍患者长期生存的巨大障碍,无论是传统化疗药物,还是新兴的靶向治疗和免疫治疗,都难以逃脱耐药的困扰。因此,深入探究 CRC 的发病机制,寻找新的治疗靶点和策略,迫在眉睫。
在这样的背景下,来自中南大学湘雅医院等机构的研究人员开展了一项极具意义的研究。他们将目光聚焦在环状 RNA(circular RNAs,circRNAs)上,这类广泛存在于真核细胞中的内源性非编码 RNA,在癌症的发生、发展和耐药过程中扮演着重要角色。研究人员期望通过对 circRNAs 的研究,揭示其在 CRC 中的作用机制,为攻克 CRC 提供新的思路和方法 。
研究人员通过对 CRC 组织进行微阵列分析,发现了一种此前未在 CRC 患者中被研究过的 circRNA——circ_0001766(hsa_circ_0001766)。他们发现,circ_0001766 在 CRC 组织中表达下调,且与患者的总生存期和转移密切相关。为了进一步探究 circ_0001766 的功能,研究人员进行了一系列体外和体内实验。在体外实验中,他们利用慢病毒包装的 shRNA 质粒沉默 HT29 细胞中的 circ_0001766,同时通过慢病毒介导的转染在 HCT116 细胞中过表达 circ_0001766。结果显示,沉默 circ_0001766 可显著促进 CRC 细胞的增殖、迁移和侵袭,而过表达 circ_0001766 则起到相反的作用,还能诱导细胞凋亡。在体内实验中,研究人员将转染后的细胞植入小鼠体内,同样证实了 circ_0001766 能够抑制 CRC 的生长和转移。
那么,circ_0001766 是如何发挥作用的呢?研究人员深入研究发现,circ_0001766 主要定位于细胞质中,它可以作为竞争性内源 RNA(competitive endogenous RNA,ceRNA),与 miR-1203 结合,从而阻止 miR-1203 对其靶基因 PPP1R3C mRNA 的降解。当 circ_0001766 表达下调时,miR-1203 的活性增强,导致 PPP1R3C 表达降低。而 PPP1R3C 的缺失会激活 mTOR 信号通路,增加 Myc 的磷酸化水平,进而促进 CRC 的进展和雷帕霉素耐药。相反,过表达 circ_0001766 或 PPP1R3C 能够抑制 mTOR 和 Myc 通路,使细胞对雷帕霉素重新敏感。
进一步研究发现,缺氧会下调 RNA 结合蛋白 Quaking(QKI)的表达,而 QKI 对于 circ_0001766 的生成至关重要。QKI 可以结合到 PDIA4 前体 mRNA 的内含子 1 和 3 上,促进 circ_0001766 的形成。在缺氧条件下,QKI 表达下降,circ_0001766 的生成减少,从而无法发挥对 CRC 的抑制作用。
这项研究的重要意义不言而喻。它揭示了 circ_0001766/miR-1203/PPP1R3C 轴在调节 CRC 进展和雷帕霉素耐药中的关键作用,为 CRC 的治疗提供了新的潜在靶点。通过靶向这一轴,有望开发出更有效的治疗策略,克服 CRC 的耐药问题,提高患者的生存率和生活质量。
研究人员在开展这项研究时,用到了多个关键技术方法。他们收集了中南大学湘雅医院 65 例 CRC 患者的癌组织及癌旁组织样本。运用定量实时逆转录聚合酶链反应(qRT-PCR)检测 RNA 表达水平;通过慢病毒转导技术实现基因的沉默或过表达;利用蛋白质免疫印迹(Western blot)分析蛋白表达;借助双荧光素酶报告基因实验验证分子间的相互作用;构建裸鼠皮下移植瘤模型和肺转移模型进行体内实验研究。
研究结果主要如下:
- circ_0001766 在 CRC 中表达下调且与预后相关:通过微阵列分析和 qRT-PCR 检测,发现 circ_0001766 在 CRC 组织中显著下调,在转移性 CRC 组织中表达更低。生存分析表明,其高表达与患者更好的预后相关。
- circ_0001766 抑制 CRC 细胞的增殖、迁移和侵袭:体外实验中,沉默 circ_0001766 促进细胞增殖、迁移和侵袭,过表达则抑制这些过程并诱导凋亡;体内实验显示,过表达 circ_0001766 抑制肿瘤生长和转移,沉默则促进相关进程。
- circ_0001766 通过结合 miR-1203 发挥作用:生物信息学预测结合实验验证,circ_0001766 可作为 miR-1203 的海绵,两者结合影响细胞的增殖、凋亡、迁移和侵袭能力。
- circ_0001766 通过 miR-1203/PPP1R3C 轴抑制 CRC:预测并验证了 PPP1R3C 是 miR-1203 的靶基因,circ_0001766 可通过调控 miR-1203/PPP1R3C 轴影响 CRC 细胞行为。
- circ_0001766/PPP1R3C 过表达增强雷帕霉素敏感性:研究发现 circ_0001766/miR-1203/PPP1R3C 轴影响 mTOR 和 Myc 蛋白水平及 Myc 磷酸化,过表达 circ_0001766 和 PPP1R3C 可降低雷帕霉素诱导的 Myc 磷酸化,增强细胞对雷帕霉素的敏感性。
- 缺氧通过下调 QKI 抑制 circ_0001766 生成:证实 QKI 结合 PDIA4 内含子 1 和 3 促进 circ_0001766 生成,缺氧下调 QKI 表达,进而降低 circ_0001766 水平。
研究结论和讨论部分强调,circ_0001766 在抑制 CRC 进展和克服雷帕霉素耐药方面具有重要作用。缺氧通过下调 QKI,影响 circ_0001766 的生成,进而影响 CRC 的发展和耐药性。该研究揭示的 circ_0001766/miR-1203/PPP1R3C 轴为 CRC 治疗提供了新的潜在靶点,对理解 CRC 的发病机制和开发新的治疗策略具有重要意义。同时,研究也指出 circ_0001766 可能还与其他分子存在相互作用,未来需要进一步研究验证,为临床应用提供更坚实的理论基础。