lncRNA UICLM在結(jié)直腸癌肝轉(zhuǎn)移中的ceRNA機(jī)制
lncRNA UICLM在結(jié)直腸癌肝轉(zhuǎn)移中的ceRNA機(jī)制
lncRNA參與包括結(jié)直腸癌（CRC）在內(nèi)的多種癌癥的生理過程。有研究人員研究了lncRNA在結(jié)直腸癌肝轉(zhuǎn)移中的作用，并以“Long non-coding RNA UICLM promotes colorectal cancer liver metastasis by acting as a ceRNA for microRNA-215 to regulate ZEB2 expression”為題發(fā)表在Theranostics（IF=8.766）。作者通過組織芯片篩選有肝轉(zhuǎn)移和沒有肝轉(zhuǎn)移的結(jié)直腸癌組織中差異表達(dá)的lncRNA，并通過生存分析、體外實(shí)驗(yàn)和體內(nèi)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證差異表達(dá)的lncRNA在結(jié)直腸癌細(xì)胞中的作用。研究發(fā)現(xiàn)，lncRNA UICLM在有肝轉(zhuǎn)移的結(jié)直腸癌組織中顯著上調(diào)表達(dá)，且UICLM的表達(dá)與較差的生存率有關(guān)。敲除UICLM，在體外實(shí)驗(yàn)中，抑制結(jié)直腸癌細(xì)胞的增殖、侵襲、上皮細(xì)胞-間充質(zhì)細(xì)胞轉(zhuǎn)換和結(jié)直腸癌干細(xì)胞形成；在體內(nèi)實(shí)驗(yàn)中抑制腫瘤生長和肝轉(zhuǎn)移。過表達(dá)UICLM促進(jìn)結(jié)直腸癌細(xì)胞的增殖和侵襲。機(jī)制研究表明，UICLM通過調(diào)節(jié)ZEB2誘導(dǎo)生物反應(yīng)，而UICLM促進(jìn)癌癥發(fā)生的作用被ZEB2的缺失所抑制。進(jìn)一步的研究表明，UICLM作為miR-215的競爭性內(nèi)源RNA（ceRNA）調(diào)節(jié)ZEB2的表達(dá)。
研究路線：
文章亮點(diǎn)：作者通過芯片篩選到差異表達(dá)lncRNA，在癌組織、不同癌細(xì)胞系內(nèi)進(jìn)行驗(yàn)證，并研究對腫瘤細(xì)胞及腫瘤發(fā)生的影響；通過RNA-Seq篩選差異表達(dá)mRNA，在癌組織、不同癌細(xì)胞系內(nèi)進(jìn)行驗(yàn)證，并研究與lncRNA的相關(guān)性；生物信息學(xué)預(yù)測同時(shí)與目標(biāo)lncRNA和mRNA作用的miRNA，并研究lncRNA的ceRNA機(jī)制。
研究結(jié)果： 
圖1 lncRNA UICLM在有肝轉(zhuǎn)移的結(jié)直腸癌中表達(dá)上調(diào)。A.有肝轉(zhuǎn)移和沒有肝轉(zhuǎn)移的結(jié)直腸癌組織中差異表達(dá)的lncRNA。B. lncRNA UICLM在有肝轉(zhuǎn)移的結(jié)直腸癌組織中的相對表達(dá)量顯著高于沒有肝轉(zhuǎn)移的結(jié)直腸癌組織。C. lncRNA UICLM在癌組織中的相對表達(dá)量顯著高于正常的癌旁組織。D.不同臨床階段的結(jié)直腸癌患者中UICLM的相對表達(dá)量。E.基于122位結(jié)直腸癌患者的UICLM的相對表達(dá)量的生存曲線表明，擁有高UICLM表達(dá)水平的患者比擁有低UICLM表達(dá)水平的患者具有更差的臨床效果。F. 結(jié)直腸癌細(xì)胞系（SW620、SW480、LoVo、HT-29、HCT116、DLD-1和RKO）和上皮細(xì)胞系（CCD-112CoN）中UICLM的相對表達(dá)量。G. i) 原位雜交實(shí)驗(yàn)（ISH）分析正常癌旁組織、癌組織和有肝轉(zhuǎn)移的癌組織中UICLM的表達(dá)；ii)、iii) 不同分組中呈ISH陽性的樣本所占百分?jǐn)?shù)。K. 基于ISH檢測的UICLM表達(dá)情況的生存曲線表明，擁有高UICLM陽性的患者比擁有低UICLM陰性的患者具有更差的臨床效果。
圖2 敲除UICLM，在體外實(shí)驗(yàn)中，抑制結(jié)直腸癌細(xì)胞的增殖和克隆形成；在體內(nèi)實(shí)驗(yàn)中抑制腫瘤發(fā)生。A.SW620和DLD-I細(xì)胞轉(zhuǎn)染UICLM siRNAs之后，UICLM的相對表達(dá)量。B. 敲除UICLM顯著抑制SW620和DLD-I細(xì)胞的活性。C. 敲除UICLM顯著抑制SW620和DLD-I細(xì)胞的克隆形成。D. 敲除UICLM顯著抑制裸鼠中結(jié)直腸癌細(xì)胞的生長；與對照組相比，sh-UICLM組的腫瘤重量和體積顯著下降。E、F.體內(nèi)敲除UICLM，顯著降低UICLM和Ki-67的表達(dá)。
圖3 UICLM和ZEB2互作，促進(jìn)結(jié)直腸癌細(xì)胞的增殖和侵襲。A.UICLM相關(guān)通路的轉(zhuǎn)錄組測序研究流程圖。結(jié)直腸癌細(xì)胞以UICLM siRNAs或siRNAs獨(dú)照處理，然后分析mRNA表達(dá)譜。GSEA和基因表達(dá)相關(guān)性結(jié)合分析得出，在細(xì)胞轉(zhuǎn)移途徑中ZEB2可能作為UICLM的調(diào)節(jié)靶基因。B.敲除GAPLINC導(dǎo)致多條調(diào)節(jié)途徑的發(fā)生變化，其中細(xì)胞轉(zhuǎn)移和侵襲途徑變化最顯著。這種結(jié)果是基于如下原則：當(dāng)一個(gè)基因集中的有最多的基因都受到影響，則這條途徑會(huì)得到最高的富集分?jǐn)?shù)值。C. i) 與對照沒有肝轉(zhuǎn)移的結(jié)直腸癌相比，有肝轉(zhuǎn)移的結(jié)直腸癌中ZEB2顯著高表達(dá)；ii) ZEB2和UICLM的表達(dá)量存在正相關(guān)性。D. 結(jié)直腸癌細(xì)胞系（SW620、SW480、LoVo、HT-29、HCT116、DLD-1和RKO）和上皮細(xì)胞系（CCD-112CoN）中ZEB2 mRNA的相對表達(dá)量。E. i) 在SW620和DLD-I細(xì)胞中敲除UICLM，顯著降低ZEB2 mRNA的表達(dá)；ii) 過表達(dá)UICLM，顯著增加ZEB2 mRNA的表達(dá)；iii) 在SW620和DLD-I細(xì)胞中敲除UICLM，顯著降低ZEB2蛋白的表達(dá)量；過表達(dá)UICLM，顯著增加ZEB2蛋白的表達(dá)量。F.過表達(dá)UICLM誘導(dǎo)的細(xì)胞侵襲可以被ZEB2的敲除所抑制。
圖4 UICLM通過競爭性結(jié)合miR-215調(diào)控ZEB2的表達(dá)。A. i) UICLM在miR-215結(jié)合位點(diǎn)的預(yù)測；ii) miR-215在UICLM上靶向結(jié)合位點(diǎn)的預(yù)測；iii) miR-215在ZEB2 mRNA 3’UTR上結(jié)合位點(diǎn)的預(yù)測。B. i) 在SW620和DLD-I細(xì)胞中過表達(dá)miR-215，顯著降低UICLM 的表達(dá)水平；ii) 在SW620和DLD-I細(xì)胞中敲除UICLM，顯著增加miR-215的表達(dá)水平。C.雙熒光素酶報(bào)告基因?qū)嶒?yàn)顯示：共轉(zhuǎn)染miR-215和野生型UICLM報(bào)告載體之后，熒光活性顯著降低；但共轉(zhuǎn)染miR-215和突變型UICLM報(bào)告載體之后，熒光活性沒有顯著變化。D. RT-PCR檢測UICLM和miR-215的相對表達(dá)量。E. i) 在SW620和DLD-I細(xì)胞中過表達(dá)miR-215，顯著降低ZEB2 mRNA的表達(dá)量；ii) 在SW620和DLD-I細(xì)胞中過表達(dá)miR-215，顯著降低ZEB2蛋白的表達(dá)水平；iii) 熒光素酶報(bào)告基因?qū)嶒?yàn)顯示：過表達(dá)miR-215或敲除UICLM能顯著降低野生型ZEB2的熒光活性，但對3’UTR突變型的ZEB2沒有明顯影響；而由UICLM抑制引起的熒光素酶活降低能被miR-215的抑制所會(huì)服。F. i) 有肝轉(zhuǎn)移和沒有肝轉(zhuǎn)移的結(jié)直腸癌組織中miR-215的相對表達(dá)量；ii) 不同臨床階段miR-215的相對表達(dá)量；與早期階段患者相比，晚期患者的miR-215的表達(dá)量顯著下降；iii) miR-215和UICLM的表達(dá)水平存在內(nèi)在相關(guān)性；iv) miR-215和ZEB2的表達(dá)水平存在內(nèi)在相關(guān)性。
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