FUS/CircZEB1/miR-128-3p/LBH フィードバックループは TNF-α を介した NF-κB シグナル経路を通じて GSCs の悪性表現型を促進する

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膠芽腫 CircZEB1 膠腫幹細胞 四肢芽と心臓 NF-κB シグナル経路

新型環状RNA circZEB1の膠芽腫幹細胞悪性表現型における役割とその分子メカニズム

研究背景

膠芽腫（Glioblastoma, GBM）は、中枢神経系で最も侵襲性が高く致命的な原発性腫瘍の1つであり、患者の予後は非常に悪く、手術、放射線療法、化学療法を受けても平均生存期間は15ヶ月未満です。この悪性腫瘍の成長、侵襲、自己再生、再発などの特性は、膠芽腫幹細胞（Glioma Stem Cells, GSCs）と密接に関連しています。GSCsは腫瘍の増殖、侵襲、自己再生および放射線化学療法の抵抗性において重要な役割を果たしているため、GBM治療研究の重要なターゲットとなっています。近年、環状RNA（Circular RNAs, circRNAs）は異なる癌症における役割が徐々に明らかになり、それらは微小RNA（miRNAs）の「スポンジ」として遺伝子発現を調節し、多くの生理および病理プロセスに関与しています。したがって、GSCsに関連する新しいcircRNAを発見することは、GBMの治療に新しい治療経路を提供する可能性があります。

研究出典

この研究は、中国医科大学第一附属病院、中国医科大学附属人民病院、および上海第十人民病院の研究チームによって行われ、主な研究者にはGuoqing Zhang、Yang Jiang、Zhichao Wangなどが含まれます。研究は《Cancer Cell International》誌に発表され、発表日は2024年、記事のDOI番号は10.1186/s12935-024-03526-8です。

研究目的

本研究は新型の環状RNA—circZEB1がGBMにおける役割メカニズムを解明することを目指し、具体的にはそれが膠芽腫幹細胞において腫瘍壊死因子α（TNF-α）-介在のNF-κBシグナル経路を調節することによって、GBMの悪性表現型に影響を与えるかどうかを詳しく調べました。本研究はまたcircZEB1がmiR-128-3p、LBHおよびFUSタンパク質との正のフィードバックループを形成することによって腫瘍の成長と侵襲能力に影響を与えるかどうかに注目しました。

研究方法

実験フローおよびサンプル

研究では、2015年から2019年に中国医科大学第一附属病院で手術を受けた70例の膠芽腫患者から腫瘍組織サンプルを収集し、WHOの基準に基づいて分類しました（II級20例、III級25例、IV級25例）。対照群として、10例の正常脳組織サンプルも収集しました。さらに、研究チームは6名のGBM患者のIV級標本から原代膠芽腫幹細胞（GSC）を分離し、後続の実験に使用しました。

実験手順

  1. 環状RNAスクリーニング：GEOデータベースのcircRNA遺伝子チップGSE109569を用いてGBMにおけるcircRNAをスクリーニングし、差異遺伝子分析ツールLIMMAを用いて3377種の上昇したcircRNAsを識別しました。スクリーニングされたcircRNAsの中で、研究はさらにcircZEB1の高発現を検証しました。

  2. RNA免疫沈降実験：研究はRNA免疫沈降（RIP）実験を通じて、circZEB1がmiR-128-3pおよびFUSタンパク質と直接結合する関係を持っていることを証明しました。この実験はcircZEB1がmiR-128-3pの「スポンジ」としての機能を確認し、FUSタンパク質がcircZEB1の安定性を調節する役割を明らかにしました。

  3. 機能実験：circZEB1およびLBHをノックダウンおよび過剰発現させることによって、細胞増殖、侵襲、球体形成およびELDA実験を行い、GSC悪性表現型に対するcircZEB1およびLBHの影響を分析しました。結果は、circZEB1の高発現がGSCの増殖および侵襲能力を顕著に強化し、そのノックダウンはこれらの能力を低下させることを示しました。

  4. シグナル経路分析：GSEA分析およびWestern blot検出を通じて、研究はLBHが高発現においてTNF-αの転写レベルを上昇させ、NF-κBシグナル経路を活性化することを明らかにしました。このシグナル経路の活性化はさらにGBMの悪性表現型を促進しました。

  5. 動物実験：研究はまた、circZEB1の体内促腫瘍作用をマウスモデルで検証しました。circZEB1を過剰発現またはノックダウンしたGSC細胞を皮下注射することによって、研究はcircZEB1の過剰発現が腫瘍の成長および侵襲能力を著しく増加させることを発見し、GBM悪性表現型におけるその重要な役割をさらに証明しました。

研究結果

  1. circZEB1の高発現はGBMの悪性進行および不良予後と密接に関連します：circZEB1はGBM患者において著しく高発現し、より悪い生存予後と関連しています。Kaplan-Meier生存分析は、circZEB1の高発現患者の生存時間が著しく短縮されることを示しました。

  2. circZEB1はGSCの悪性表現型を促進します：機能実験の結果は、circZEB1の高発現がGSCの増殖、侵襲および自己再生能力を促進することを示し、そのノックダウンはこれらの悪性特性を顕著に抑制します。さらに、circZEB1の過剰発現は幹細胞マーカー（Nanog、Nestin、Oct4、Sox2、CD133など）の発現も上昇させ、GSCの幹性をさらに強化しました。

  3. LBHはNF-κBシグナル経路を通じてGSC悪性表現型を強化します：研究は、LBHの高発現がTNF-αの発現を著しく増加させ、NF-κBシグナル経路を活性化することを発見しました。TNF-αの発現を抑制することで、LBHによって引き起こされるGSC増殖および侵襲能力を効果的に逆転でき、LBHがNF-κBシグナル経路を活性化する作用を示唆しました。

  4. circZEB1はmiR-128-3pを「スポンジ」として利用しLBHを上昇させます：研究は、circZEB1がmiR-128-3pを「スポンジ」として利用しLBHの発現を上昇させることを示しました。機能実験およびLuciferaseレポーター実験を通じて、circZEB1とmiR-128-3pの相互作用を確認し、miR-128-3pがGSC悪性表現型において重要な役割を持っていることを証明しました。

  5. FUSタンパク質はcircZEB1の安定性に重要な影響を及ぼします：研究はさらに、RNA結合タンパク質FUSがcircZEB1と結合し、その半減期を延長することによってcircZEB1の安定性を維持することを発見しました。同時に、LBHはFUSの発現を上昇させることで、FUS/circZEB1/miR-128-3p/LBHの正のフィードバックループを形成し、腫瘍の成長および悪性表現型を促進します。

研究結論

この研究は、circZEB1がGSCにおける新しい役割メカニズムを解明し、miR-128-3p、LBHおよびFUSタンパク質との正のフィードバックループを通じて、TNF-α介在のNF-κBシグナル経路を活性化し、GBM悪性表現型を最終的に強化することを明らかにしました。研究は、circZEB1がGBMの潜在的なバイオマーカーおよび治療ターゲットとなる可能性があり、将来のGBM治療に新しい方向を提供することを示しています。

研究の意義と展望

この研究はcRNAがGBMにおける役割メカニズム、特にGSC悪性表現型調節の分野で新しい見解を提供しました。circZEB1のGSCにおける高発現およびmiR-128-3p、LBH、FUSとのフィードバックループは、GSCsの悪性進行の分子基盤を明らかにしただけでなく、GBM治療の潜在的な治療ターゲットを提供しました。さらに、研究が明らかにしたTNF-α/NF-κBシグナル経路の腫瘍における作用は、他のタイプの悪性腫瘍研究に新たな洞察を与えました。