雌激素诱导的超级增强子驱动lncRNA ERRL在乳腺癌中的功能和机制研究

Estrogen signaling pathway plays very important roles tumor formation and development of breast, of which estrogen receptor (ER) is core transcriptional factor. Super-enhancers can activate transcription of many tissue-specific genes, that often activate important oncogenes in tumors. It is possible to find LncRNAs that play a key role in breast cancer cells by integrating analysis of super-enhancers and ER transcriptional regulation. we found a long non-coding ERRL that driven by estrogen-induced super enhancer. ERRL is specifically highly expressed in ER positive breast cancer and associated with poor prognosis. There are two super enhancer adjacent to ERRL. Functional study showed that ERRL can promote cell proliferation by facilitating G0/G1 phase enter into S phase. ERRL is up-regulated in tamoxifen resistant cell, it can also lead to cell insensitive to tamoxifen, which is estrogen antagonist. Further study showed ERRL is transcriptionally regulated by ER, and can regulated ER expression by binding to ILF2 and thus form positive feedback loop. This project aims to further study underlying mechanism about how ERRL regulates ER and promote cell resistant to tamoxifen, which could provide new inspective for early diagnosis and treatment for breast cancer.

雌激素信号通路在乳腺癌的发生发展中起到重要作用，雌激素受体（ER）是其核心转录因子。超级增强子能激活转录很多组织特异性基因，在肿瘤中常激活重要的癌基因。因此以整合分析超级增强子和ER转录的调控为切入点，有可能挖掘在乳腺癌细胞中发挥关键作用的lncRNA。我们发现一条雌激素诱导的超级增强子驱动的长链非编码RNA ERRL。ERRL在ER阳性乳腺癌中特异高表达,且其附近有两个很强的超级增强子，ERRL高表达与病人的不良预后相关。功能研究发现其能加快细胞由G0/G1期进入S期，进而促进细胞的增殖。此外其能促进细胞对雌激素受体拮抗剂他莫昔芬的耐受，且在他莫昔芬耐药株中表达上调。进一步研究发现ERRL受ER转录调控，并可能通过与ILF2结合而促进ER的表达，而与ER形成正反馈调控环，来发挥作用。本项目将继续深入研究其调控ER表达、促进他莫昔芬耐药的分子机制，为乳腺癌的诊断与内分泌治疗提供新的思路。

乳腺癌是女性最常见的恶性肿瘤之一，严重危害女性的身体健康，已成为当前社会的重大公共卫生问题。约有70%的乳腺癌患者为雌激素受体（ER）阳性。ER不仅是乳腺癌分型的一个重要指标，也是重要的治疗靶点。ER阳性乳腺癌细胞的生长通常是依赖于雌激素信号通路。.长链非编码RNA(lncRNAs)是一类转录本长度超过200 nt的非编码RNA,可在表观遗传水平、转录水平、转录后水平调控基因的表达。近年来研究表明lncRNA 在肿瘤的发生、发展过程中发挥着促癌或抑癌作用,它们参与了细胞凋亡调控、肿瘤浸润与转移等过程。.尽管ER调控的蛋白基因及其在乳腺癌中的作用也被广泛的研究，但ER调控的lncRNA的研究还很少，其在乳腺癌中的作用也有待被发掘。.超级增强子有更高的组织特异性，驱动一些组织细胞特异基因的的表达，而这些基因对维持细胞的特性和功能十分关键。.本项目的研究中，1）筛选到在ER+乳腺癌中，高表达且受FOXA1调控的lncRNA ERRL， ERRL的表达在许多乳腺癌和肺腺癌患者中显著升高。使用KM-plotter数据库对乳腺癌进行Kaplan-Meier分析，研究了ERRL表达的临床相关性。高表达的ERRL与ER+乳腺癌患者较差的生存期显著相关，其总生存期(OS)和无复发生存期(RFS)均短于低表达的ERRL患者。2）用siRNAs敲低 ERRL的表达。我们发现沉默ERRL后显著降低乳腺癌细胞的增殖和克隆形成。此外,还用CRISPR/Cas9敲除ERRL，乳腺癌和肺腺癌细胞在敲除ERRL后生长受到显著的抑制。3）阐明了ERRL的转录调控和发挥功能的分子机制。通过一系列实验数据证实FOXA1可以直接结合ERRL的启动子区域，调控其在肺腺癌、乳腺癌和前列腺癌细胞中的表达。ERRL受到FOXA1激活的超级增强子的调控。4）探索ERRL在乳腺癌临床诊断和治疗中的意义。通过分析研究ERRL在乳腺癌中的表达以及与乳腺癌患者预后的关系，表明ERRL是一种潜在的预后标志物和治疗靶点，有希望成为新型肿瘤标志物和肿瘤治疗的靶点, 在肿瘤诊断和治疗方面显示出良好的临床应用前景。从新的分子机制角度去研究乳腺的发病机理将为预防、治疗乳腺癌带来新的方法和思路。