FUS/CircZEB1/miR-128-3p/LBH 反馈环路通过 TNF-α 介导的 NF-κB 信号通路促进 GSCs 的恶性表型

2024-11-08 Fri
新型环状RNA circZEB1在胶质母细胞瘤干细胞恶性表型中的作用及其分子机制研究背景胶质母细胞瘤（Glioblastoma，GBM）是中枢神经系统中最具侵袭性和致命性的原发性肿瘤之一，患者的预后极差，即使接受了手术、放疗和化疗，平均生存期仍然少于15个月。这一恶性肿瘤的生长、侵袭、自我更新和复发等特性，均与胶质瘤干细胞（Glioma Stem Cells，GSCs）密切相关。GSCs因其在肿瘤增殖、侵袭、自我更新以及抵抗放化疗方面的重要作用，成为了GBM治疗研究的关键靶点。近年来，环状RNA（Circular RNAs，circRNAs）在不同癌症中的作用逐渐被揭示，它们通过作为微小RNA（miRNAs）的“海绵”来调控基因表达，并参与多种生理和病理过程。因此，发现与GSCs相关的新型circRNA可能为GBM的治疗提供新的治疗途径。
研究来源本研究由来自中国医科大学第一附属医院、中国医科大学附属人民医院和上海第十人民医院的研究团队完成，主要研究者包括Guoqing Zhang、Yang Jiang、Zhichao Wang等人。研究发表于《Cancer Cell International》期刊，发表时间为2024年，文章DOI号为10.1186/s12935-024-03526-8。
研究目的本研究旨在揭示一种新型的环状RNA——circZEB1在GBM中的作用机制，具体探讨了其在胶质瘤干细胞中是否通过调控肿瘤坏死因子α（TNF-α）-介导的NF-κB信号通路，影响GBM的恶性表型。本研究还关注了circZEB1是否能够通过与miR-128-3p、LBH和FUS蛋白形成正反馈环路，从而影响肿瘤的生长和侵袭能力。
研究方法实验流程及样本研究共收集了70例来自2015年至2019年在中国医科大学第一附属医院接受手术的胶质瘤患者的肿瘤组织样本，并根据世卫组织的标准对其进行分级（20例II级、25例III级和25例IV级）。作为对照组，研究还收集了10例正常脑组织样本。此外，研究团队从6位GBM患者的IV级标本中分离了原代胶质瘤干细胞（GSC），用于后续实验。
实验步骤环状RNA筛选：研究利用GEO数据库中的circRNA基因芯片GSE109569对GBM中的circRNA进行了筛选，并使用差异基因分析工具LIMMA识别了3377种上调的circRNAs。在筛选的circRNAs中，研究进一步验证了circZEB1的高表达性。
RNA免疫共沉淀实验：研究通过RNA免疫共沉淀（RIP）实验，证明circZEB1与miR-128-3p和FUS蛋白具有直接的结合关系。该实验验证了circZEB1作为miR-128-3p“海绵”的功能，并揭示了FUS蛋白对circZEB1稳定性的调控作用。
功能实验：通过敲低和过表达circZEB1和LBH，研究进行了一系列的细胞增殖、侵袭、球体形成以及ELDA实验，分析了circZEB1和LBH对GSC恶性表型的影响。结果表明，circZEB1的高表达能够显著增强GSC的增殖和侵袭能力，而其敲低则降低了这些能力。
信号通路分析：通过GSEA分析和Western blot检测，研究揭示了LBH在高表达情况下能够上调TNF-α的转录水平，从而激活NF-κB信号通路。该信号通路的激活进一步推动了GBM的恶性表型。
动物实验：研究还在小鼠模型中验证了circZEB1的体内促肿瘤作用。通过皮下注射过表达或敲低circZEB1的GSC细胞，研究发现circZEB1的过表达能够显著增加肿瘤的生长和侵袭能力，进一步证明了其在GBM恶性表型中的关键作用。
研究结果circZEB1的高表达与GBM的恶性进展及不良预后密切相关：circZEB1在GBM患者中表现出显著的高表达，并与较差的生存预后相关。Kaplan-Meier生存分析显示，高表达circZEB1的患者生存时间显著缩短。
circZEB1促进GSC的恶性表型：功能实验结果表明，circZEB1的高表达可促进GSC的增殖、侵袭和自我更新能力，而其敲低则显著抑制这些恶性特征。此外，circZEB1的过表达还能够上调干细胞标志物（如Nanog、Nestin、Oct4、Sox2和CD133）的表达，进一步增强了GSC的干性。
LBH通过NF-κB信号通路增强GSC恶性表型：研究发现LBH的高表达可显著增加TNF-α的表达，激活NF-κB信号通路。抑制TNF-α的表达可以有效逆转LBH引起的GSC增殖和侵袭能力，证明了LBH对NF-κB信号通路的激活作用。
circZEB1通过“海绵”miR-128-3p上调LBH：研究表明，circZEB1能够通过“海绵”miR-128-3p从而上调LBH的表达。通过一系列功能实验和Luciferase报告实验，证实了circZEB1与miR-128-3p的相互作用，并证明了miR-128-3p在GSC恶性表型中的重要作用。
FUS蛋白对circZEB1的稳定性具有重要影响：研究进一步发现RNA结合蛋白FUS能够与circZEB1结合，并通过延长其半衰期来维持circZEB1的稳定性。同时，LBH可通过上调FUS的表达，形成FUS/circZEB1/miR-128-3p/LBH正反馈环路，从而促进肿瘤生长和恶性表型。
研究结论此研究揭示了circZEB1在GSC中的新型作用机制，并通过其与miR-128-3p、LBH和FUS蛋白之间的正反馈环路，激活了TNF-α介导的NF-κB信号通路，最终导致GBM恶性表型的增强。研究表明，circZEB1可能成为GBM的一个潜在生物标志物和治疗靶点，为未来GBM的治疗提供了新的方向。
研究意义和展望此研究为circRNA在GBM中的作用机制提供了新的见解，特别是在GSC恶性表型调控方面。circZEB1在GSCs中的高表达及其与miR-128-3p、LBH和FUS的反馈环路，不仅揭示了GSCs恶性进展的分子基础，还为GBM治疗提供了潜在的治疗靶点。此外，该研究所揭示的TNF-α/NF-κB信号通路在肿瘤中的作用，为其他类型的恶性肿瘤研究提供了新的思路。