导读：转移是癌症相关死亡的主要原因， TGFβ诱导的上皮-间充质转化(EMT)过程增加了癌细胞的转移潜能。然而，circRNAs在这一过程中的作用仍不清楚。
近日，四川大学华西医院研究人员在国际权威期刊《Nature Communications》上发表了题为“A circular RNA activated by TGFβ promotes tumor metastasis through enhancing IGF2BP3-mediated PDPN mRNA stability”的研究论文，本研究中， 研究人员确定了TGFβ诱导的circRNA --circITGB6是TGFβ介导的EMT过程中不可或缺的因子。circITGB6在转移性癌症样本中表达显著上调，其高丰度与结直肠癌(CRC)患者预后不良密切相关。通过分析，研究人员发现circITGB6在体内和体外的各种模型中都能有效地促进EMT过程和肿瘤转移。从机制上讲，circITGB6通过直接与IGF2BP3相互作用，增强了EMT促进基因PDPN 的mRNA的稳定性。值得注意的是，用PEI包覆的特异性siRNA干扰circITGB6可以有效抑制肝转移。本研究揭示了TGFβ调控的circRNA在肿瘤转移中的功能，并提示靶向circITGB6是一种很有前景的癌症治疗策略。
https://www.nature.com/articles/s41467-023-42571-1#Sec13
研究背景
01
肿瘤转移是导致死亡的主要原因，约占癌症死亡的90%。在转移的早期阶段，一部分癌细胞经历上皮-间充质转化(EMT)，通过这种转化，它们获得了间充质特征，从而具备了从原发部位扩散和向远处器官移动的能力。一旦癌细胞从原发部位逃逸，转移性癌细胞很难被根除，就会发展成无法治愈的疾病。因此，阐明肿瘤转移过程的机制和确定可行的治疗靶点是克服肿瘤转移的当务之急。
转化生长因子β (TGFβ)信号通路作为肿瘤转移的关键介质，通过与其膜受体的特异性相互作用而被激活。激活的TGFβ通路通过诱导EMT过程，降低上皮标志物E-cadherin的表达，增加间质标志物N-cadherin和vimentin的表达，增强癌细胞的迁移能力。除了这些EMT标记物，一种糖基化的跨膜蛋白podoplanin (PDPN)也通过促进肿瘤转移在EMT过程中发挥重要的功能效应。此外，有研究报道PDPN的高表达与不同癌症患者的生存期缩短相关。尽管PDPN可以在TGFβ的刺激下被诱导，但TGFβ和PDPN之间的详细相互作用尚未被广泛阐明。
越来越多的证据支持失调的环状RNA(circRNA)在肿瘤转移中发挥作用。虽然circrna与肿瘤转移的关系最近被证实，但circrna在tgf β介导的EMT过程中的详细意义仍不清楚。考虑到在临床评估中，TGFβ抑制剂作为抗转移药物的表现并不令人满意，因此对这一问题的研究至关重要。
研究进展
02
越来越多的证据表明，Circrna通过不同的机制参与不同的生物学过程。研究人员使用TransCirc和riboCIRC数据库进行的生物信息学分析表明，由于缺乏假定的IRES元件，circITGB6编码多肽的潜力有限，或者由于circITGB6对任何miRNAs的潜在结合位点不超过两个，因此circITGB6可能作为蛋白质诱饵发挥作用。
为了鉴定与circITGB6相互作用的蛋白，研究人员在细胞中引入了生物素化的正(S)或反义(AS) DNA寡聚体，然后通过RNA pull-down实验鉴定circITGB6结合的蛋白。在circITGB6的潜在相互作用蛋白中，以最高丰度(独特肽= 25，覆盖率= 48%)和最高评分(Score Sequest HT = 346.9)鉴定了一种RNA结合蛋白，胰岛素样生长因子2 mRNA结合蛋白3 (IGF2BP3)(图1b)。使用反义探针(图1c)或体外转录和环状的circITGB6(图1d)验证了circITGB6与IGF2BP3的关联。此外，使用抗IGF2BP3抗体的RNA免疫沉淀(RIP)实验进一步证实了IGF2BP3和circITGB6之间的相互作用(图1e)，其中CD44 mrna作为阳性对照。研究人员证实了内源性circITGB6和IGF2BP3在A549细胞中的细胞质共定位，而不受circITGB6敲低或TGFβ应激的影响。因此，本研究结果强烈支持circITGB6和IGF2BP3之间的相互作用不是细胞类型/组织特异性的。为了研究IGF2BP3是否参与circITGB6的促进转移作用，研究人员生成了两个独立的靶向IGF2BP3的shRNAs，并将其递送到circITGB6- OE稳定细胞中。结果表明，敲低IGF2BP3减弱了circITGB6对EMT标志物表达(图1g)和细胞迁移(图1h)的影响。综上所述，IGF2BP3可能作为circitgb6相关因子促进EMT进程和细胞迁移。
图1：circITGB6与IGF2BP3相互作用促进肿瘤转移
鉴于circITGB6在肿瘤转移中的关键作用及其与癌症进展的相关性，研究人员想知道circITGB6是否可能成为促进转移肿瘤的潜在治疗靶点。为此，研究人员制备了特异性靶向circITGB6连接位点的siRNA，并验证了其对circITGB6而非ITGB6转录本的选择性衰减作用(图2e)。研究结果表明，通过siRNA靶向circITGB6是一种有前景的癌症治疗策略。
图2：靶向circITGB6可有效抑制肿瘤转移
研究结论
03
在这项研究中，研究人员确定了一个来自ITGB6的高度保守的circRNA, circITGB6 (hsa_circ_0056856)，被TGFβ稳健地诱导，并且在人类转移性癌症样本中显著上调。此外，circITGB6还能诱导EMT过程并促进多种肿瘤的体内转移。另外，circITGB6的促进转移作用很大程度上归因于其与IGF2BP3直接相互作用以稳定PDPN mRNA的能力，而PDPN mRNA编码一个诱导EMT和转移的关键效应蛋白。重要的是，体内递送PEI包覆的circITGB6 siRNA复合物显著抑制肝转移，并延长肝转移小鼠的生存期。本研究结果表明，circITGB6是一个关键的TGFβ效应因子和癌症治疗的潜在治疗靶点。
参考资料：
https://www.nature.com/articles/s41467-023-42571-1#Sec13
注：本文旨在介绍医学研究进展，不能作为治疗方案参考。如需获得健康指导，请至正规医院就诊。
