甲基化修饰miRNA9-1对鼻咽癌细胞糖酵解活性的调控机制研究

Active glycolysis is a biochemical hallmark of malignant tumor cells. Nasopharyngeal carcinoma (NPC) is a common malignancy in Southern China, but few studies have reported on glycolysis in NPC cells. In our preliminary studies, using methylation microarray approach, we observed hypermethylation in promoter region and loss of expression of miRNA9-1 in NPC tissues. Overexpression of miRNA9-1 significantly inhibited NPC cell proliferation and glycolysis. Therefore, we propose the scientific hypothesis that miRNA9-1 with methylation modification might regulate glycolysis activation in NPC. In this study, we will investigate the connection between the methylation status and miRNA9-1 expression in NPC and clarify its biological function. In addition, we will observe the alterations of glucose consumption, lactate production and cellular ATP level by interfering and restoring miRNA9-1 expressoion in tumor cells, and illustrate the underlying mechanism that miRNA9-1 regulating glycolysis in NPC cells. Moreover, we will also identified the activation of major energy pathways through the regulation of miRNA9-1, and validate the clinical value of miRNA9-1 expression or methylation status as a prognostic marker. The study will provide theoretic support for targeted therapy to tumor cell metabolism in NPC.

活跃的糖酵解代谢是恶性肿瘤细胞显著的生化特征。鼻咽癌是我国南方的高发肿瘤，但鼻咽癌细胞糖酵解的研究报道却极少见。前期研究中我们利用甲基化芯片检测发现鼻咽癌组织中miRNA9-1启动子区存在高甲基化且表达缺失，过表达miRNA9-1可显著抑制细胞增殖，降低肿瘤细胞糖酵解活性。据此提出：“甲基化修饰的miRNA9-1可调控鼻咽癌细胞糖酵解活性”的假说。为阐明该假说，本研究将进一步明确miRNA9-1启动子甲基化与表达水平的关系，阐明miRNA9-1的生物学功能，通过干扰或重建miRNA9-1表达，观察肿瘤细胞在糖酵解相关方面的变化，明确miRNA9-1对肿瘤糖酵解的调控作用；进而研究主要能量相关通路在miRNA9-1上述调控作用的活化情况，验证miRNA9-1表达及甲基化状态作为预后标志物的临床价值。该研究将为鼻咽癌开展针对肿瘤细胞代谢特征的靶向治疗提供理论。

背景：鼻咽癌（NPC）是东南亚和中国南方最常见的恶性肿瘤类型之一。有氧糖酵解是癌细胞代谢葡萄糖的典型途径，miRNA9-1的异位表达抑制了鼻咽癌细胞的生长和糖代谢。利用荧光素酶报告实验和Western印迹法，HK2（编码己糖酶2）被确定为miRNA9-1的直接目标。但是，miRNA9-1/HK2轴在鼻咽癌代谢中的作用还有待进一步研究。.方法：实时定量反转录PCR（qRT-PCR），比较了永生化鼻咽上皮细胞系NP69和NPC细胞系，以及正常鼻咽组织和NPC组织中miRNA9-1的表达。使用Sequenom MassARRAY平台测量正常组织、NPC组织、NP69细胞系和NPC细胞系中的DNA甲基化模式。为了确定miRNA9-1在NPC细胞体外的抗肿瘤作用，我们进行了MTT和菌落形成实验。利用Western blotting证实了HK2在NPC细胞系中的高水平表达。.结果：miRNA9-1的异位表达显著抑制了NPC细胞的体外活性、糖代谢和增殖能力，并抑制了体内异种移植肿瘤的生长。编码糖酵解限速酶HK2的mRNA是NPC中miR-9-1的一个关键细胞靶点，HK2的表达促进了培养的NPC细胞的增殖和糖代谢。我们的数据与糖酵解增加有助于维持癌细胞的恶性表型的观点一致，并表明miR-9-1主要或部分通过抑制糖酵解而对NPC产生抑制作用。.结论：综上所述，miRNA9-1/HK2轴是NPC中Warburg效应的一种新的调节机制，它与预后相关，因此值得进一步研究，以开发NPC的新治疗策略。