【JECCR】广东医科大学吴东团队：非小细胞肺癌进展新机制

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作者：Jerry

导读：非小细胞肺癌（NSCLC）的进展受到环状RNA（circRNAs）的显著影响，尤其是在肿瘤缺氧微环境中。然而，NSCLC中异常表达的circRNAs的功能和潜在机制尚未得到充分研究。

7月20日，广东医科大学吴东研究团队在期刊《Journal of Experimental & Clinical Cancer Research》上发表了题为“Hypoxia-enhanced YAP1-EIF4A3 interaction drives circ_0007386 circularization by competing with CRIM1 pre-mRNA linear splicing and promotes non-small cell lung cancer progression”的研究论文，本研究发现了一种新型环状RNA，命名为circ_0007386，它在NSCLC组织和细胞中表达上调。circ_0007386在体外和体内均可调节NSCLC细胞的增殖和凋亡。功能上，circ_0007386作为miR-383-5p的海绵，靶向CIRBP，通过PI3K/AKT信号通路影响NSCLC细胞的增殖和凋亡。此外，在缺氧条件下，YAP1与EIF4A3之间的相互作用增强，导致EIF4A4从与CRIM1前mRNA的结合位点上被替换下来，从而促进了CRIM1前mRNA的反向剪接，增加了circ_0007386的形成。circ_0007386/miR-383-5p/CIRBP轴与NSCLC患者的临床特征和预后显著相关。

https://jeccr.biomedcentral.com/articles/10.1186/s13046-024-03116-6#Abs1

背景知识

01

肺癌仍然是全球癌症相关死亡的主要原因，其中非小细胞肺癌（NSCLC）占这些病例的85%。细胞增殖和细胞凋亡过程是肺癌发展和进展的关键。冷诱导RNA结合蛋白（CIRBP）是富含甘氨酸的RNA结合蛋白家族的成员，在包括基因表达调控、细胞周期控制和细胞凋亡在内的多种细胞过程中发挥作用，无论是在炎症还是癌症背景下。在膀胱癌中，CIRBP通过激活ERK1/2/p38信号通路促进肿瘤发生，增强细胞增殖和迁移。相反，在胰腺癌中，CIRBP作为肿瘤抑制因子，通过p53/GPX4通路抑制细胞生长。在NSCLC中，CIRBP通过CTNNB1激活Wnt/β-catenin信号通路，增加增殖并增强侵袭/转移。然而，CIRBP如何影响NSCLC细胞凋亡进程的具体机制仍需进一步探索。

环状RNA（circRNA）是由母源基因特定外显子的循环形成的，其稳定性比线性mRNA更高。这些circRNAs已被证实在人类癌症中发挥关键作用，通过多种机制调节靶基因，包括作为微小RNA（miRNA）的海绵来发挥关键的生物学功能。miRNA是一类非编码RNA，结合靶mRNA的3'非翻译区（UTR），影响其翻译抑制或降解。越来越多的证据表明，circRNA在肿瘤进展中发生异常调节。此外，最近发现的hsa_circ_0007386在动脉平滑肌细胞中诱导细胞凋亡，从而加剧胸主动脉夹层的进展，这凸显了circRNAs的重要性。然而，circ_0007386在癌症进展中的作用尚未得到充分研究。

缺氧是一种重要的微环境因素，已知它通过促进血管生成、转移、抵抗细胞凋亡以及降低对化疗和放疗的敏感性等方式加剧癌症进展和转移。在之前一项研究中，研究人员探讨了在缺氧条件下，研究团队持续关注的环状RNA circ_0001875的生物合成过程中HIF1α的作用。

已有几项研究报道，缺氧会刺激Yes1相关转录调节因子(YAP1)的表达，而YAP1与肿瘤进展有关。真核翻译起始因子4A3(EIF4A3)是外显子结合复合物的重要组成部分，在肿瘤调节中起着关键作用。值得注意的是，EIF4A3已被鉴定为一种RNA结合蛋白(RBP)，能够与ASAP1 mRNA结合，促进环状RNAASAP1的形成。EIF4A3与YAP1之间的潜在相互作用，尤其是在缺氧诱导的YAP1参与环状RNA生成的背景下，仍有待阐明。

环状RNA Circ_0007386在体外和体内均可促进非小细胞肺癌细胞的增殖

02

为了评估circ_0007386的生物学功能，研究人员既进行了体外功能实验，也进行了体内动物实验。研究人员构建了靶向circ_0007386反向剪接位点的siRNA和过表达质粒，并将其转染入A549和H1299 NSCLC细胞中。在上述细胞中验证了circ_0007386敲低和上调的有效性，结果显示其对宿主基因CRIM1的表达没有影响。研究人员通过CCK8和克隆形成实验评估了细胞增殖情况。结果表明，circ_0007386水平降低导致细胞增殖减少，而其过表达显著促进细胞生长。此外，TUNEL染色和流式细胞术显示，沉默circ_0007386促进细胞凋亡，而其上调则产生相反的效果。这些体外研究结果强烈表明，circ_0007386在NSCLC细胞中具有致癌作用。

环状RNA 0007386在体外促进非小细胞肺癌细胞增殖并抑制其凋亡

为了进一步研究circ_0007386在体内对细胞增殖的影响，研究人员使用稳定转染pLCDH circ_0007386或pLCDH载体的A549和H1299，以及sh-circ_0007386或sh-NC构建皮下裸鼠肿瘤模型。与载体对照组相比，过表达circ_0007386的肿瘤生长、重量和体积增加，而沉默circ_0007386则产生相反的结果。肿瘤组织免疫组织化学染色结果显示，过表达组Ki67和Bcl2表达升高，BAX表达降低，而敲低组则相反。这些发现进一步证实了circ_0007386在体内外促进NSCLC细胞的增殖。

为了研究CIRBP在NSCLC细胞中的作用，研究人员使用3个sirna和一个过表达质粒改变CIRBP的水平，在A549和H1299细胞中验证CIRBP在mRNA和蛋白水平的修饰。研究结果还表明circ_0007386可以影响CIRBP蛋白的表达。随后，研究人员进行了功能分析，以评估对细胞行为的影响。在A549和H1299细胞中敲低CIRBP导致细胞增殖下降和凋亡增加，而过表达CIRBP抑制细胞凋亡。此外，circ_0007386在NSCLC细胞中过表达所观察到的增殖增强被CIRBP敲除所减弱。相反，沉默circ_0007386导致与增殖增强相关的CIRBP表达下调。研究结果表明circ_0007386通过miR-383-5p/CIRBP轴促进NSCLC的癌变。

研究小结

03

总的来说，circ_0007386通过PI3K/AKT信号通路靶向miR-383-5p/CIRBP轴，从而影响细胞增殖和凋亡。值得注意的是，circ_0007386、miR-383-5p和CIRBP之间的相互作用与NSCLC患者的临床结果和预后显著相关。此外，EIF4A3可抑制circ_0007386的生物合成。在缺氧条件下，YAP1与CRIM1前mRNA竞争EIF4A3的结合，这种竞争间接地有利于circ_0007386的生成而非CRIM1 mRNA的成熟。这项研究为肿瘤缺氧条件下circRNA形成的调控机制提供了新的见解。

参考资料：

https://jeccr.biomedcentral.com/articles/10.1186/s13046-024-03116-6#Abs1

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