近日，南方醫(yī)科大學南方醫(yī)院/香港中文大學(深圳）附屬第二醫(yī)院深圳市龍崗區(qū)人民醫(yī)院王繼德教授研究團隊在期刊《Communications Biology》上發(fā)表了題為“The ATF2/miR-3913-5p/CREB5 axis is involved in the cell proliferation and metastasis of colorectal cancer”的研究論文，該研究中，研究人員發(fā)現(xiàn)miR-3913-5p在CRC細胞系和CRC組織中下調(diào)。外源性miR-3913-5p表達可減弱結(jié)直腸癌細胞的生長、遷移和侵襲。在機制上，miR-3913-5p直接靶向CREB5的3'UTR。CREB5的過表達逆轉(zhuǎn)了miR-3913-5p誘導(dǎo)的CRC細胞增殖、遷移和侵襲的抑制。此外，ATF2通過與miR-3913-5p啟動子結(jié)合負調(diào)控其轉(zhuǎn)錄。CREB5可與ATF2協(xié)同。CREB5是ATF2調(diào)控miR-3913-5p所必需的。在結(jié)直腸癌組織中，miR-3913-5p的表達與CREB5和ATF2的表達呈負相關(guān)。因此，研究人員闡明了ATF2/miR-3913-5p/CREB5軸調(diào)控CRC進展的可能機制。本研究結(jié)果表明，miR-3913-5p在CRC中起腫瘤抑制作用。ATF2/miR-3913-5p/CREB5軸可能是對抗結(jié)直腸癌進展的潛在治療靶點。
研究背景
結(jié)直腸癌(CRC)仍然是全球第三大常見癌癥，有190多萬新病例，也是癌癥死亡的第二大原因，預(yù)計2020年將有93.5萬人死亡。盡管在過去的幾十年里，CRC的診斷和治療有了越來越多的發(fā)展，但由于早期發(fā)現(xiàn)癌癥和預(yù)后預(yù)測的策略有限，CRC患者的生存率仍然令人不滿意。結(jié)直腸癌的發(fā)生和進展是一個復(fù)雜的過程，涉及多種分子，如蛋白質(zhì)或非編碼RNA等。因此，CRC進展的分子機制仍有待完全闡明。識別結(jié)直腸癌進展過程中新的重要分子可能有助于開發(fā)新的診斷和治療策略。
眾所周知，miRNA在許多生物過程的調(diào)控中發(fā)揮著關(guān)鍵作用，如細胞生長、遷移、侵襲、凋亡和細胞分化。越來越多的證據(jù)表明，miRNA參與了包括人類癌癥在內(nèi)的多種疾病。miRNA可以作為CRC的調(diào)節(jié)因子，在CRC的診斷和治療中發(fā)揮重要作用。迄今為止，越來越多的研究表明，某些miRNA參與了結(jié)直腸癌的腫瘤進展。例如，miR-934通過靶向BTG2促進結(jié)直腸癌細胞的生長、遷移、侵襲和血管生成。miR-576-5p參與抑制hsa_circ_0001666誘導(dǎo)的CRC進展。miR-154-5p在長鏈非編碼RNA SNHG1介導(dǎo)CRC細胞生長的過程中發(fā)揮重要作用。miR-3913-5p是一種研究較少的miRNA。雖然近期的研究表明miR-3913-5p在膽管癌和非小細胞肺癌中起關(guān)鍵作用，但miR-3913-5p在結(jié)直腸癌進展中的生物學作用和潛在機制尚未報道。
miR-3913-5p抑制結(jié)直腸癌細胞增殖
為了闡明miR-3913-5p是否在腫瘤發(fā)生和進展中發(fā)揮重要作用，研究人員選擇了CRC細胞和組織，將miR-3913-5p mimics轉(zhuǎn)染內(nèi)源性表達miR-3913-5p的LoVo和SW480細胞株，miR-3913-5p inhibitor轉(zhuǎn)染正常結(jié)腸黏膜細胞株FHC，并通過qPCR驗證轉(zhuǎn)染效率(圖2a)。通過CCK-8實驗、集落形成實驗和EdU實驗評估結(jié)直腸癌細胞的體外增殖。CCK-8實驗結(jié)果顯示，轉(zhuǎn)染miR-3913-5p模擬物后，CRC細胞的生長速度顯著降低(圖2b)。相反，miR-3913-5p抑制劑處理的FHC細胞生長速度增加(圖2c)。過表達miR-3913-5p可以減弱CRC細胞的集落形成能力(圖2d)，而在FHC中使用miR-3913-5p抑制劑處理則顯示相反的結(jié)果(圖2e)。與轉(zhuǎn)染m-NC的CRC細胞相比，轉(zhuǎn)染miR-3913-5p mimics的CRC細胞表現(xiàn)出更低的增殖率(圖2f)。然而，抑制miR-3913-5p的表達可以增加EdU在FHC中的摻入(圖2g)。此外，Hoechst 33258染色顯示miR-3913-5p過表達誘導(dǎo)CRC細胞凋亡(補充圖2a)。
為了確定miR-3913-5p是否影響CRC細胞在體內(nèi)的生長，研究人員使用了一種基于慢病毒的系統(tǒng)，并應(yīng)用了皮下腫瘤模型。選擇LoVo細胞進行慢病毒介導(dǎo)的miR-3913-5p穩(wěn)定過表達。將穩(wěn)定表達Lv-miR-3913-5p或Lv-NC的LoVo細胞皮下注射到裸鼠體內(nèi)。如圖2h, i所示，Lv-miR-3913-5p組小鼠皮下腫瘤的生長速度低于Lv-NC組。免疫組化染色Ki-67和cleaved caspase-3顯示Lv-miR-3913-5p組細胞增殖減少，誘導(dǎo)凋亡。以上結(jié)果提示miR-3913-5p在體外和體內(nèi)對CRC的增殖有抑制作用。
圖2：miR-3913-5p可抑制結(jié)直腸癌細胞的生長
miR-3913-5p抑制結(jié)直腸癌細胞的遷移和侵襲
Transwell實驗和劃痕實驗檢測過表達或干擾miR-3913-5p的結(jié)直腸癌細胞的遷移和侵襲能力。在transwell遷移和侵襲實驗中，通過結(jié)晶紫染色觀察到，miR-3913-5p模擬物處理的CRC細胞的遷移(圖3a)和侵襲(圖3b)減少，而miR-3913-5p敲除導(dǎo)致FHC細胞的遷移和侵襲能力增加(圖3c, d)。劃痕實驗顯示miR-3913-5p過表達抑制CRC細胞的遷移活性(圖3e)。相反，干擾miR-3913-5p可增加FHC細胞的遷移(圖3f)。
為了觀察miR-3913-5p在體內(nèi)對CRC轉(zhuǎn)移的影響，研究人員將穩(wěn)定表達Lv-miR-3913-5p或Lv-NC的LoVo細胞通過尾靜脈注射到裸鼠體內(nèi)，觀察其肺轉(zhuǎn)移情況。研究人員對小鼠實施安樂死，并在注射結(jié)直腸癌細胞50天后觀察單個小鼠轉(zhuǎn)移性肺結(jié)節(jié)的數(shù)量。如圖3g, h所示，與對照組相比，Lv-miR-3913-5p組肺轉(zhuǎn)移灶明顯減少。IHC的MMP2染色顯示，Lv-miR-3913-5p組的轉(zhuǎn)移較少(補充圖3)。綜上所述，miR-3913-5p可以抑制CRC細胞在體外和體內(nèi)的遷移和侵襲。
圖3：miR-3913-5p抑制結(jié)直腸癌細胞遷移和侵襲
研究意義
本研究證明了miR-3913-5p在CRC細胞系和CRC組織中經(jīng)常下調(diào)。在體外和體內(nèi)，miR-3913-5p抑制結(jié)直腸癌細胞的生長、遷移和侵襲。miR-3913-5p直接靶向CREB5的3'UTR。此外，ATF2通過結(jié)合其啟動子負調(diào)控miR-3913-5p的表達。總之，這些結(jié)果揭示了miR-3913-5p在抑制結(jié)直腸癌細胞增殖、遷移和侵襲中的關(guān)鍵作用和潛在機制，為結(jié)直腸癌治療提供了新的治療靶點。
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