circRNAs参与小鼠放射性肠损伤进程及cGAS-STING信号在肿瘤进展中的作用研究

发布时间：2020-04-13 23:33

【摘要】：小肠对电离辐射高度敏感,是腹部和盆腔肿瘤的放射治疗以及核事故暴露的主要损伤部位。射线作用于肠上皮,造成放射性肠损伤,可引起厌食,呕吐,腹泻,脱水,全身感染,甚至死亡。目前,没有有效的方法来预防或治疗放射性肠损伤。环状RNA(Circular RNA,circRNA)是一大类非编码RNA,其在生理功能调控及疾病的发生、发展中起着重要作用,然而,circRNAs在放射性肠损伤中的作用及机制尚不明确。本课题探究了 ircRNAs在放射性肠损伤中的作用。首先,将小鼠分为对照组和照射组,照射组小鼠给予14 Gy腹腔照射,建立小鼠放射性肠损伤模型,并通过病理实验等指标确保模型建立成功;继而对对照组和照射组小鼠空肠组织进行circRNA测序,共检测出2751个circRNAs,并筛选出90个差异表达的circRNAs;对差异表达的circRNAs靶向的mRNAs进行GO和KEGG信号通路分析,结果表明这些circRNAs参与细胞因子分泌和MAPK信号通路,为深入研究circRNAs参与放射性肠损伤的机制提供依据。其次,在照射后显著上调的circRNAs中,通过qRT-PCR实验筛选到一个新型circRNA,命名为circDmbt1_3456;该circRNA具有明显的组织特异性,即只在肠道有高水平表达,因此猜测其与放射性肠损伤密切相关。然后,在小鼠小肠上皮细胞中过表达circDmbt1_3456,在细胞水平上研究其对辐射敏感性及DNA损伤修复的影响。克隆形成实验发现过表达circDmbt1_3456可起到增强辐射抗性的作用,彗星实验和γ-H2AX免疫荧光实验证明,过表达circDmbt1_3456可起到降低辐射诱导的DNA损伤作用,流式细胞术实验检测周期发现过表达circDmbt1_3456可起到降低辐射诱导的G2/M期阻滞作用,Rad51免疫荧光实验证明过表达circDmbt1_3456可增强Rad51介导的DNA损伤修复。最后,初步探究了circDmbt1_3456可能的作用机制。RNA pull down和RNA IP实验证明circDmbt1_3456可能通过和Parp1蛋白结合,从而介导下游功能。综上,该研究确定了在放射肠损伤过程中发生变化的circRNAs,并对照射后显著上调的circDmbt1_3456在DNA损伤/修复中的影响及机制做了初步探究。本课题较为系统的研究了 circRNAs与放射肠损伤的关系,为放射肠损伤的研究开辟新思路。近期研究发现环鸟苷酸-腺苷酸合成酶(cyclic GMP-AMP synthase,cGAS)和干扰素基因刺激物(stimulator of interferon genes,STING)在肿瘤微环境(tumor microenvironment,TME)的先天性和适应性抗肿瘤免疫中发挥关键作用。然而,关于癌细胞中cGAS-STING信号传导的调节知之甚少。本研究探究了 cGAS和STING在癌症中的作用。首先,用STING激动剂2',3'-cGAMP处理肿瘤细胞,可使肿瘤细胞产生CCL5,CXCL10和CXCL11等细胞因子,这些细胞因子可作为免疫细胞的化学引诱剂。同源肿瘤模型、免疫缺陷小鼠移植瘤模型和自发乳腺肿瘤模型中,瘤内注射2',3'-cGAMP均可诱导肿瘤消退。其次,进一步探究cGAS蛋白在肿瘤进程中的影响。结肠癌MC38细胞移植瘤模型中,移植Mb21d1基因(编码小鼠cGAS)敲除的细胞,与野生型细胞相比,体内移植肿瘤生长显著减慢。在乳腺癌中进行免疫组织化学(immunohistochemistry,IHC)染色,发现cGAS和STING蛋白在肿瘤间存在异质性表达。与正常乳腺组织相比,乳腺癌组织中的STING表达显著升高,cGAS蛋白表达显著降低,癌细胞中相对较低水平的cGAS蛋白质表达,与更好的临床结果相关。最后,在一项乳腺癌患者的回顾性队列中,我们发现cGAS和STING在肿瘤细胞中的双阴性表达与较低的复发风险,和较长的总生存期和无进展生存期显著相关。总之,这些数据表明cGAS-STING信号功能紊乱,包括肿瘤细胞中的异常蛋白质表达或活化,可促进不可控的肿瘤生长,这提示我们可针对肿瘤治疗中异常的cGAS-STING信号进行精准靶向治疗。
【图文】：

ＣｉｒｃＲＮＡ是一类特殊的非编码ＲＮＡ，广泛存在于真核细胞中。ｃｉｒｃＲＮＡ是逡逑由前体ＲＮＡ分子经反向剪切后，将剪接供体连接到上游剪接受体形成的闭合环逡逑状结构［１９１邋（图１），由于其缺乏５’和３’末端，ｃｉｒｃＲＮＡ与ｍＲＮＡ相比更稳定，逡逑可抵抗邋ＲＮａｓｅＲ［２（）］。逡逑１９７６年，，Ｓａｎｇｅｒ［２１］等人在研宄类病毒作为植物病原体发挥作用时偶然发现逡逑了第一个ｃｉｒｃＲＮＡ。他们发现类病毒ＲＮＡ不能在其５’或３’末端被酶标记，也不逡逑能被蛇毒磷酸二酯酶降解，电子显微镜显示了类病毒ＲＮＡ的单链环状结构，随逡逑后类病毒核苷酸序列的测序结果明确证明了类病毒确实是真正的环状ＲＮＡ［２２］。逡逑紧接着在单细胞真核生物１２３１和古细菌［２４］中发现ｃｉｒｃＲＮＡ，但直到２０世纪９０年逡逑代才在真核生物中鉴定了环状ＲＮＡ的存在。１９９１年，Ｎｉｇｒｏ［２５］等人发现人类逡逑ＤＣＣ基因转录了四个潜在的环状ＲＮＡ转录本。一年后，Ｃａｐｅ］［２６］在成年鼠睾丸逡逑细胞中描述了由Ｓｒｙ基因产生的环状ＲＮＡ分子。虽然１９７６年就发现了逡逑ｃｉｒｃＲＮＡ的存在，ｃｉｒｃＲＮＡｓ邋—直被认为是转录噪声，不被重视，直到２０１２年，逡逑Ｓａｌｚｍａｎｐ７］等人通过ＲＮＡ－Ｓｅｑ方法

图２．邋ｃｉｒｃＲＮＡ的生物形成
【学位授予单位】：北京协和医学院
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：R730.55;R-332

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本文编号：2626582