lncRNA UICLM在結直腸癌肝轉移中的ceRNA機制
lncRNA UICLM在結直腸癌肝轉移中的ceRNA機制
lncRNA參與包括結直腸癌（CRC）在內的多種癌癥的生理過程。有研究人員研究了lncRNA在結直腸癌肝轉移中的作用，并以“Long non-coding RNA UICLM promotes colorectal cancer liver metastasis by acting as a ceRNA for microRNA-215 to regulate ZEB2 expression”為題發表在Theranostics（IF=8.766）。作者通過組織芯片篩選有肝轉移和沒有肝轉移的結直腸癌組織中差異表達的lncRNA，并通過生存分析、體外實驗和體內實驗驗證差異表達的lncRNA在結直腸癌細胞中的作用。研究發現，lncRNA UICLM在有肝轉移的結直腸癌組織中顯著上調表達，且UICLM的表達與較差的生存率有關。敲除UICLM，在體外實驗中，抑制結直腸癌細胞的增殖、侵襲、上皮細胞-間充質細胞轉換和結直腸癌干細胞形成；在體內實驗中抑制腫瘤生長和肝轉移。過表達UICLM促進結直腸癌細胞的增殖和侵襲。機制研究表明，UICLM通過調節ZEB2誘導生物反應，而UICLM促進癌癥發生的作用被ZEB2的缺失所抑制。進一步的研究表明，UICLM作為miR-215的競爭性內源RNA（ceRNA）調節ZEB2的表達。
研究路線：
文章亮點：作者通過芯片篩選到差異表達lncRNA，在癌組織、不同癌細胞系內進行驗證，并研究對腫瘤細胞及腫瘤發生的影響；通過RNA-Seq篩選差異表達mRNA，在癌組織、不同癌細胞系內進行驗證，并研究與lncRNA的相關性；生物信息學預測同時與目標lncRNA和mRNA作用的miRNA，并研究lncRNA的ceRNA機制。
研究結果： 
圖1 lncRNA UICLM在有肝轉移的結直腸癌中表達上調。A.有肝轉移和沒有肝轉移的結直腸癌組織中差異表達的lncRNA。B. lncRNA UICLM在有肝轉移的結直腸癌組織中的相對表達量顯著高于沒有肝轉移的結直腸癌組織。C. lncRNA UICLM在癌組織中的相對表達量顯著高于正常的癌旁組織。D.不同臨床階段的結直腸癌患者中UICLM的相對表達量。E.基于122位結直腸癌患者的UICLM的相對表達量的生存曲線表明，擁有高UICLM表達水平的患者比擁有低UICLM表達水平的患者具有更差的臨床效果。F. 結直腸癌細胞系（SW620、SW480、LoVo、HT-29、HCT116、DLD-1和RKO）和上皮細胞系（CCD-112CoN）中UICLM的相對表達量。G. i) 原位雜交實驗（ISH）分析正常癌旁組織、癌組織和有肝轉移的癌組織中UICLM的表達；ii)、iii) 不同分組中呈ISH陽性的樣本所占百分數。K. 基于ISH檢測的UICLM表達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，在體外實驗中，抑制結直腸癌細胞的增殖和克隆形成；在體內實驗中抑制腫瘤發生。A.SW620和DLD-I細胞轉染UICLM siRNAs之后，UICLM的相對表達量。B. 敲除UICLM顯著抑制SW620和DLD-I細胞的活性。C. 敲除UICLM顯著抑制SW620和DLD-I細胞的克隆形成。D. 敲除UICLM顯著抑制裸鼠中結直腸癌細胞的生長；與對照組相比，sh-UICLM組的腫瘤重量和體積顯著下降。E、F.體內敲除UICLM，顯著降低UICLM和Ki-67的表達。
圖3 UICLM和ZEB2互作，促進結直腸癌細胞的增殖和侵襲。A.UICLM相關通路的轉錄組測序研究流程圖。結直腸癌細胞以UICLM siRNAs或siRNAs獨照處理，然后分析mRNA表達譜。GSEA和基因表達相關性結合分析得出，在細胞轉移途徑中ZEB2可能作為UICLM的調節靶基因。B.敲除GAPLINC導致多條調節途徑的發生變化，其中細胞轉移和侵襲途徑變化最顯著。這種結果是基于如下原則：當一個基因集中的有最多的基因都受到影響，則這條途徑會得到最高的富集分數值。C. i) 與對照沒有肝轉移的結直腸癌相比，有肝轉移的結直腸癌中ZEB2顯著高表達；ii) ZEB2和UICLM的表達量存在正相關性。D. 結直腸癌細胞系（SW620、SW480、LoVo、HT-29、HCT116、DLD-1和RKO）和上皮細胞系（CCD-112CoN）中ZEB2 mRNA的相對表達量。E. i) 在SW620和DLD-I細胞中敲除UICLM，顯著降低ZEB2 mRNA的表達；ii) 過表達UICLM，顯著增加ZEB2 mRNA的表達；iii) 在SW620和DLD-I細胞中敲除UICLM，顯著降低ZEB2蛋白的表達量；過表達UICLM，顯著增加ZEB2蛋白的表達量。F.過表達UICLM誘導的細胞侵襲可以被ZEB2的敲除所抑制。
圖4 UICLM通過競爭性結合miR-215調控ZEB2的表達。A. i) UICLM在miR-215結合位點的預測；ii) miR-215在UICLM上靶向結合位點的預測；iii) miR-215在ZEB2 mRNA 3’UTR上結合位點的預測。B. i) 在SW620和DLD-I細胞中過表達miR-215，顯著降低UICLM 的表達水平；ii) 在SW620和DLD-I細胞中敲除UICLM，顯著增加miR-215的表達水平。C.雙熒光素酶報告基因實驗顯示：共轉染miR-215和野生型UICLM報告載體之后，熒光活性顯著降低；但共轉染miR-215和突變型UICLM報告載體之后，熒光活性沒有顯著變化。D. RT-PCR檢測UICLM和miR-215的相對表達量。E. i) 在SW620和DLD-I細胞中過表達miR-215，顯著降低ZEB2 mRNA的表達量；ii) 在SW620和DLD-I細胞中過表達miR-215，顯著降低ZEB2蛋白的表達水平；iii) 熒光素酶報告基因實驗顯示：過表達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的抑制所會服。F. i) 有肝轉移和沒有肝轉移的結直腸癌組織中miR-215的相對表達量；ii) 不同臨床階段miR-215的相對表達量；與早期階段患者相比，晚期患者的miR-215的表達量顯著下降；iii) miR-215和UICLM的表達水平存在內在相關性；iv) miR-215和ZEB2的表達水平存在內在相關性。
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