circCRKL是一種來源于CRKL的環(huán)狀RNA，通過海綿化miR-877-5p調控BCR-ABL，促進慢性髓系白血病細胞增殖
BCR-ABL融合蛋白是導致慢性粒細胞白血?。?/span>CML）發(fā)生的關鍵因素。伊馬替尼（IM）是一種靶向BCR-ABL抑制劑，可達到完全緩解。然而，緩解失敗是由于繼發(fā)性BCR-ABL突變引起的獲得性耐藥，這強調了對新型BCR-ABL靶向策略的需求。近年來研究發(fā)現，來源于腫瘤相關基因的環(huán)狀RNA （circRNA）可能是相關腫瘤的治療靶點，但在CML中，這類circRNA的作用尚不清楚。目前有研究揭示了circCRKL在BCR-ABL+細胞中特異表達并通過誘變miR-877-5p調控BCR-ABL表達水平，這表明靶向circCRKL聯合IM治療可作為一種潛在的CML患者治療策略。該研究發(fā)表在《Journal of Translational Medicine》，IF: 8.44。
技術路線：
主要研究結果：
1. circCRKL在CML細胞系和臨床樣本中的特征
為揭示circCRKL在CML中的潛在作用，采用RT-qPCR檢測6例CML患者和3例正常供體BMMCs中circCRKL的表達。相對于正常供體，circCRKL在CML患者中大量表達（圖1 A）。BCR-ABL+細胞系（K562、K562/G01、KCL22和SupB15）與BCRABL -細胞系（TK6和THP-1）進行比較時，circCRKL在BCR-ABL+細胞系中的表達顯著增高（圖1B）。這些結果提示circCRKL與BCR-ABL之間可能存在聯系。生信信息學分析，發(fā)現circCRKL是一個466 nt的circRNA，由pre-CRKL的2外顯子反向剪接，采用Sanger測序確定環(huán)化位點（圖1C）。RT-qPCR和RNA分離檢測結果發(fā)現，CML細胞中circCRKL在細胞質中的表達水平高于細胞核中的表達水平（圖1D, E），熒光原位雜交（FISH）進一步證實了這一結果（圖1F）。RNase R分析顯示線性CRKL的表達顯著減少，而circCRKL沒有變化，表明circCRKL在CML細胞中是穩(wěn)定的（圖1G, H）。放線菌素D處理，確定了circCRKL和線性CRKL的半衰期，發(fā)現circCRKL的半衰期比線性CRKL的半衰期更長（圖1I, J）。circCRKL是一種穩(wěn)定的circRNA，定位于CML細胞的細胞質并呈高表達，提示circCRKL在CML中具有潛在作用。
圖1在BCR-ABL+細胞系和CML樣品中識別和表征circCRKL
2. circCRKL促進體外BCR-ABL+細胞增殖
通過功能缺失試驗探討circCRKL在CML中的生物學作用。構建circCRKL敲低CML細胞，CML細胞中的circCRKL表達明顯受到抑制，而線性CRKL表達不受影響（圖2A, B）。CCK-8和集落形成實驗發(fā)現，抑制circCRKL顯著降低了CML細胞生長（圖2C?F）。流式細胞術檢測顯示，circCRKL沉默減少了S期細胞的數量（圖2G, H）。綜上所述，在BCR-ABL+細胞中，circCRKL是特異性需要的，抑制circCRKL可抑制增殖。
圖2 circCRKL體外促進CML細胞增殖
3. circCRKL沉默可在體內損傷CML細胞的腫瘤發(fā)生
將Sh-NC或sh-circCRKL慢病毒感染的K562/G01細胞分別靜脈注射到免疫缺陷NOD/SCID小鼠體內，建立了CML小鼠模型。與預期的一樣，對照組小鼠的白細胞計數比敲低組小鼠增加更多，但沒有明顯的差異（p=0.0586）（圖3）。此外，與sh-NC組小鼠相比，敲低circCRKL減輕了脾腫大，但肝臟重量沒有明顯缺陷（圖3B, C）。為評估白血病細胞的浸潤，在小鼠骨髓、肝臟和脾臟中進行瑞氏染色。結果顯示，sh-NC組異種移植模型中有更嚴重的浸潤（圖3D），蘇木精/伊紅（HE）染色也證實了這一點（圖3E）。免疫熒光顯示circCRKL沉默小鼠中BCR-ABL的水平要低得多（圖3F）。綜上所述，circCRKL在體內可以促進CML的惡性進展。
圖3 circCRKL在體內促進CML細胞增殖
4. circCRKL調控BCR-ABL的表達，miR-877- 5p是circCRKL和BCR-ABL的靶點
western blot顯示抑制circCRKL的細胞中BCR-ABL和c-ABL蛋白水平降低（圖4A）。免疫熒光法的結果與上述結果一致（圖4B）。RT-qPCR表明，敲低circCRKL降低了BCR-ABL mRNA的表達（圖4C），表明circCRKL可能在mRNA水平調控BCR-ABL。然而，circCRKL控制BCR-ABL的機制尚不清楚。
circCRKL主要存在于CML細胞的細胞質中，這是circCRKL發(fā)揮miRNA海綿功能的關鍵前提。因此，從三個數據庫（circInteractome、circBank和ENCORI）中篩選了circCRKL的下游miRNA（圖4D）。ENCORI，TargetScan和miRwalk數據庫預測與ABL結合的miRNAs。然后將circCRKL和ABL的miRNAs進行重疊（圖4E）。在候選miRNA中，miR-877-5p是一種獨特的包含circCRKL和ABL-3'UTR結合位點的miRNA（圖4F），這是通過雙熒光素酶報告基因檢測證實的。當miR-877-5p異位表達時，野生型circCRKL報告基因的熒光素酶活性顯著降低，但突變型報告基因的活性未受影響，這表明circCRKL可能與miR-877-5p在特定位點發(fā)生相互作用（圖4G），miR-877-5p和ABL之間也觀察到類似的結果（圖4H）。RNA pull-down實驗進一步驗證circCRKL與miR-877-5p的結合。RT-qPCR顯示miR-877-5p在K562/G01細胞中被circCRKL探針特異性富集（圖4I）。此外，先前的研究已經注意到AGO2對于circRNA充當miRNA海綿的重要性。在此，進行了anti-AGO2 RNA免疫沉淀，發(fā)現circCRKL和miR-877-5p都可以相互作用，這意味著circCRKL可能充當miR-877-5p的海綿（圖4J）。
圖4 circCRKL沉默CML細胞中BCR-ABL水平下調
5. miR-877-5p通過調節(jié)抑制CML細胞增殖BCR-ABL
為了明確miR-877-5p在CML中的生物學相關性以及BCR-ABL是否受miR-877-5p的調控，測定了CML患者BMMCs中miR-877-5p的表達水平（圖5A），然后分別使用抑制劑或模擬物敲低或過表達miR-877-5p。通過RT-qPCR檢測抑制劑或模擬物對CML細胞中miR-877-5p的影響（圖5B, C）。抑制miR-877-5p后，BCR-ABL mRNA表達顯著上調，而過表達miR-877-5p后，BCR-ABL mRNA表達顯著降低（圖5D）。同樣，western blot顯示抑制miR-877-5p可增強BCR-ABL蛋白水平，而過表達miR-877-5p則表現出相反的作用（圖5E）。CCK-8（圖5F, G）和集落形成實驗（圖5H, I）顯示，抑制miR-877-5p刺激CML細胞增殖，而miR-877-5p過表達則相反。綜上所述，這些發(fā)現揭示了miR-877-5p是BCR-ABL的負調控因子。
圖5 miR-877-5p調控BCR-ABL表達
6. circCRKL通過海綿狀miR-877-5p調控BCR - ABL促進CML細胞增殖
共轉染shcircCRKL和miR-877-5p抑制劑進行挽救實驗：CCK-8和集落形成實驗顯示，敲低miR-877-5p明顯恢復了在CML細胞中抑制circCRKL引起的生長抑制（圖6A-D），改善了circCRKL抑制導致的BCR-ABL水平降低（圖6E）。共轉染sh-circCRKL和miR-mimic的CML細胞中BCR-ABL蛋白水平低于sh-circCRKL+mimic-NC細胞（圖6F）。綜上所述，這些結果證明了circCRKL通過調控miR-877-5p介導的BCR-ABL促進CML細胞增殖。
圖6 circCRKL吸收miR-877-5p增強BCR-ABL，加速CML細胞增殖
7. 當circCRKL被敲除時，K562/G01細胞對伊馬替尼更敏感
考慮到伊馬替尼耐藥細胞株K562/G01的circCRKL表達水平高于K562細胞，推測circCRKL與伊馬替尼耐藥性之間可能存在聯系。CCK-8法測定K562或K562/G01細胞對伊馬替尼的半最大抑制濃度值（IC-50）（圖S2A）。隨后，檢測穩(wěn)定敲低circCRKL和circCRKL野生型K562/G01細胞經伊馬替尼處理48 h后的細胞活力并計算IC-50值。數據表明，circCRKL沉默顯著降低了細胞活力，并且IC-50值同時降低（圖S2B）。流式細胞儀顯示，敲低circCRKL可促進伊馬替尼處理的K562/G01細胞的凋亡（圖S2C）。抑制或過表達miR-877-5p對K562/G01細胞IC-50值沒有明顯影響（圖S2D）。之前的研究已經將Wnt通路與伊馬替尼耐藥聯系在一起，相應的，相關標志物包括CTNNB1和c-Myc也通過western blot檢測。數據表明，在circCRKL敲低的K562/G01細胞中，CTNNB1和c-Myc均有明顯缺失（圖S2E）。綜上所示，circCRKL可能通過介導Wnt/β-catenin信號通路調控K562/G01細胞對伊馬替尼的敏感性。
圖S2 circCRKL敲低可改善伊馬替尼耐藥細胞株K562/G01的敏感性
結論：
該研究揭示了由CML相關基因CRKL生成的circCRKL通過吸附miR-877-5p來維持BCR-ABL的表達水平，從而促進CML細胞增殖（圖6G），揭示了circCRKL在伊馬替尼耐藥細胞中發(fā)揮關鍵作用（圖S2），這為緩解CML患者的耐藥提供了一個新的視角。然而，circCRKL參與伊馬替尼耐藥的分子基礎仍需進一步研究?？傊?，circCRKL可以引領CML治療靶點的進展。