浙大医学院揭示结直肠癌致癌机制和新药物

2023-11-20  来源：转化医学网

11月16日，浙江大学医学院刘凡隆、张红河共同通讯在期刊《Cell Death & Disease》上在线发表题为“Specific intracellular retention of circSKA3 promotes colorectal cancer metastasis by attenuating ubiquitination and degradation of SLUG”的研究论文，研究表明，结直肠癌细胞可能通过特定的细胞基序在细胞质中保留circSKA3，从而抑制外泌体分泌，而细胞内的circSKA3可以阻断SLUG的泛素化降解并促进结直肠癌的转移。针对circSKA3的关键环化元素和功能基序的特异性ASO可能成为治疗结直肠癌的有前景的药物。


研究背景

近期，环状RNA（circRNA）被认为是重要的表观遗传调控因子，参与了各种肿瘤生物学过程，如细胞增殖、凋亡、自噬、血管生成、能量代谢、免疫监视、迁移和侵袭。通常，环状RNA是在上游基因转录后通过反向剪接产生的。环状RNA通过吸附miRNA、结合功能性RNA结合蛋白（RBPs）、经反转录后形成假基因、在细胞核中调控基因转录或RNA剪接，甚至编码多肽等方式发挥生物学作用。

迄今为止，在多种肿瘤中已经鉴定出许多特定的环状RNA，它们调控肿瘤发生和进展。例如，在肝细胞癌（HCC）中，circVAMP3加速了应激颗粒的形成并抑制了原癌基因c-myc的翻译；而circANAPC7通过PHLPP2-AKT-TGF-β信号通路抑制胰腺癌的进展。

通过环状RNA测序数据的分析，发现一些环状RNA在肿瘤组织样本中下调，但在血清样本中上调。研究人员进一步研究并发现肿瘤细胞可以主动地通过外泌体排泄抑制肿瘤的环状RNA circRHOBTB3，以维持癌细胞的适应性。这个机制导致结直肠癌（CRC）患者的肿瘤组织中circRHOBTB3水平较低，而血清中circRHOBTB3水平较高。然而，目前尚不清楚为什么其他一些环状RNA在肿瘤组织样本中上调，但在血清样本中下调。

CircSKA3（hsa_circ_0000467）是由纺锤体和着丝粒相关蛋白3（SKA3）基因的外显子4环化而成，其在结直肠癌组织中的表达增加，但在血清样本中降低。SKA3母基因位于人类染色体13q上，通过与SKA1或SKA2形成异源二聚体并参与纺锤体和着丝粒的形成，调节细胞有丝分裂、增殖、凋亡和真核生物发育。以往的研究发现，SKA3异常高表达与肝细胞癌、喉鳞状细胞癌和乳腺癌的发生和发展密切相关。此外，一些研究报道称circSKA3在乳腺癌和髓母细胞瘤中的表达异常。然而，circSKA3在结直肠癌中的临床意义和生物学作用尚未有报道。

circSKA3促进结直肠癌

细胞的迁移、侵袭和转移


为了阐明circSKA3在结直肠癌中的生物学作用，研究人员检测了CRC细胞系中circSKA3的表达。结果显示，与其他细胞类型（包括NCM460、Helf和Caf）相比，CRC细胞系（HCT116、SW620、SW480和HCT8）中circSKA3的水平较高。研究人员使用两个针对circSKA3的BSJ位点的siRNA在HCT116和SW620细胞中进行circSKA3的沉默，发现这些siRNA显著沉默了circSKA3，但没有影响宿主基因SKA3。circSKA3的沉默还显著抑制了HCT116和SW620细胞的迁移和侵袭。

研究人员使用shRNA构建了稳定沉默circSKA3的细胞系，并确认这些shRNA在mRNA水平和蛋白水平上特异性地沉默了circSKA3而不影响宿主基因SKA3。通过shRNA沉默circSKA3也显著抑制了迁移和侵袭，但仅对细胞增殖有轻微的抑制作用。为了进一步确认circSKA3在结直肠癌中的致癌作用，研究人员使用CRISPR-RfxCas13d/BSJ-gRNA靶向HCT116和SW620细胞中的circSKA3 BSJ位点进行circSKA3的沉默。当circSKA3在HCT116和SW620细胞中被特异性沉默时，迁移和侵袭显著受抑制，但细胞增殖没有显著变化。


此外，研究人员构建了一个circSKA3过表达载体，并用它转染HCT8和SW480细胞系。circSKA3的过表达并未改变宿主基因SKA3在mRNA水平或蛋白水平上的表达。另外，circSKA3的过表达显著促进了迁移和侵袭，但并未改变结直肠癌细胞的增殖潜能。当研究人员在shRNA介导的circSKA3沉默的HCT116细胞中重新表达circSKA3时，迁移和侵袭潜能得到了恢复。这些数据表明circSKA3可以促进结直肠癌细胞在体外的迁移和侵袭。

研究结果


综上所述，研究表明，结直肠癌细胞可能通过特定的细胞基序在细胞质中保留circSKA3，从而抑制外泌体分泌，而细胞内的circSKA3可以阻断SLUG的泛素化降解并促进结直肠癌的转移。针对circSKA3的关键环化元素和功能基序的特异性ASO可能成为治疗结直肠癌的有前景的药物。

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