美國俄亥俄州立大學Carlo M. Croce教授長期從事惡性腫瘤的基礎研究，在腫瘤發病機制研究方面做出了杰出的貢獻。近期，Croce教授課題組應用美國Arraystar公司的Arraystar Human LncRNA芯片，發現了三個受MYC調控并在結直腸癌發生過程中起到重要調控功能的長鏈非編碼RNA——MYCLo-1,-2,-3（統稱MYCLos），其通過招募HuR、hnRNPK蛋白結合于CDKN1A與 CDKN2B啟動子區域以抑制基因表達，從而促進腫瘤增長。該研究結果刊登在國際知名期刊J Natl Cancer Inst上(IF=15.161)。（芯片實驗由Arraystar提供技術服務）

研究背景

結直腸癌是胃腸道中常見的惡性腫瘤，每年奪走近70萬人的生命，已成為僅次于肺癌、肝癌和胃癌的全球第四大最致命癌癥殺手（2012年）。lncRNA是一類長度大于200nt、不具蛋白編碼能力的RNA分子，目前研究發現lncRNA在多種類型的癌癥發生發展過程中均能起到重要調控功能，但是lncRNA在結直腸癌中的功能及調控機制并不清楚。此外，lncRNA的轉錄會受到轉錄因子的調控，這方面在結直腸癌研究中也鮮有報道。Croce教授課題組利用Arraystar Human LncRNA 芯片對受轉錄因子MYC調控的lncRNA—MYCLos在結直腸癌的發生過程中的功能機制進行了系統的研究。

研究思路

為了系統研究lncRNA在結直腸癌發生進程中的作用，作者首先采用Arraystar Human LncRNA芯片檢測結腸癌細胞與正常結腸細胞（各5例）中lncRNA及mRNA表達變化；結果顯示MYC mRNA在兩組樣本中明顯差異表達，這預示著MYC很可能調控lncRNA的表達。為了尋找受MYC調控的lncRNA分子，作者通過RNAi干擾改變結腸癌細胞中MYC表達水平，之后采用Arraystar Human LncRNA芯片進行差異表達lncRNA的篩選，最終鎖定可能受MYC調控的3個lncRNA，命名為MYCLos。

為了證實轉錄因子MYC調控MYCLos的轉錄，作者首先在25對結直腸癌及癌旁組織進行PCR驗證，發現MYC mRNA與MYCLos的表達水平具有顯著相關性；reporter assay說明MYCLos受到轉錄因子MYC的調控；此外，生物信息學分析發現MYCLos啟動子區域含有轉錄因子MYC的結合位點。

對于MYCLos的功能研究，體外細胞實驗顯示MYCLos能夠顯著改變細胞周期、促進細胞增殖和增強細胞成克隆能力；體內動物實驗顯示，對于異種移植結腸癌細胞的小鼠模型，低表達MYCLos能夠抑制腫瘤生長，增加小鼠生存時間。

在MYCLos下游機制研究方面，作者通過reporter assay、CHIP、RIP、RNA Pull-Down等實驗發現MYCLos招募HuR、hnRNPK蛋白結合于CDKN1A與 CDKN2B啟動子區域，進而抑制CDKN1A與CDKN2B基因的表達，從而促進腫瘤細胞的生長。

作者進一步利用52對結直腸癌樣本研究MYCLos的臨床意義，發現MYCLos可以作為潛在的結直腸癌發生的診斷生物標記物。

技術路線

結果展示

 
A：熱圖顯示芯片檢測到的差異表達lncRNA（結腸癌細胞 vs 正常結腸細胞）
B和C：熱圖顯示芯片檢測到的差異表達lncRNA（分別在HCT116和RKO細胞進行RNAi實驗）
D：韋恩圖顯示MYC促進3個lncRNA在三種不同類型樣本中高表達

研究意義

該研究揭示了lncRNA在結直腸癌發生進程中的重要調控功能和分子機制。在該研究中，研究人員首先通過芯片篩選發現lnRNA的轉錄可能受到轉錄因子MYC調控，進而鎖定3個MYC調控的lncRNA—MYCLos。臨床樣本研究發現，相對于正常臨床組織樣本，結直腸癌組織中MYCLos表達水平顯著升高。體內外實驗表明，MYCLos能夠顯著促結腸癌生長、推動細胞周期運行。機制研究發現MYCLos招募HuR、hnRNPK蛋白結合于CDKN1A與 CDKN2B啟動子區域。該研究內容對于揭示結直腸癌發生發展進程中的機理具有重要的科學意義和臨床價值，并為結直腸癌提供了一個潛在的診斷標記物以及治療靶點。

原文出處
Role of MYC-Regulated Long Noncoding RNAs in Cell Cycle Regulation and Tumorigenesis. J Natl Cancer Inst, 2015, 10.1093.