LncRNA UCHL1-AS1在人肝癌中的生物学作用及分子机制研究

Antisense ubiquitin carboxyl-terminal hydrolase L1(UCHL1-AS1), a novel nuclear-enriched long noncoding RNA(LncRNA), is antisense to a well known coding RNA ubiquitin carboxy-terminal hydrolase L1 (UCHL1). It was reported that UCHL1-AS1 increased UCHL1 protein synthesis at a post-transcriptional level. UCHL1 can inhibit proliferation and accelerate apoptosis of human hepatocellular carcinoma(HCC) while the function of UCHL1-AS1 remains unclarified. In our previous study, we found that UCHL1-AS1 presented low level in HCC tissues and cell lines, and the level of UCHL1-AS1 was associated with portal vein tumor embolus. Based on these findings, our hypothesis is that UCHL1-AS1 may inhibit the proliferation, metastasis and accelerate apoptosis of HCC by targeting UCHL1. To verify this hypothesis, we design the study from molecule, cell, tissue and animal levels. QRT-PCR, in situ hybridization, Western blot, RNA interference will be conducted. The clinical significance of UCHL1-AS1 expression will be explored. The important contribution of UCHL1-AS1 to HCC biological function will be confirmed. Furthermore, the association between UCHL1-AS1 and UCHL1 and the underlying mechanism of UCHL1-AS1 in HCC will be investigated. Focusing in the insight of UCHL1-AS1, this study will reveal the mechanism of HCC and provide a new target for clinical strategy of HCC.

UCHL1-AS1是一类新发现的反义长链非编码RNA(LncRNA)，文献报道其能促进与之互补的编码基因UCHL1转录后水平的表达，而UCHL1在人肝细胞癌中能抑制增殖、促进凋亡。我们前期工作发现，UCHL1-AS1在人肝癌组织及细胞株中处于低表达状态，并且其表达水平与门静脉癌栓相关。据此提出假说：UCHL1-AS1通过靶向作用于UCHL1而抑制肝癌的增殖、转移及促进凋亡。本课题将从临床组织标本、体外细胞、动物实验三个层面，采用qRT-PCR、原位杂交、Western blot、RNA干扰等手段，研究UCHL1-AS1在肝癌中的临床意义；UCHL1-AS1对肝癌细胞生物学功能的影响；UCHL1-AS1与UCHL1的靶向调控关系以及肝癌中UCHL1-AS1相关的抑癌机制，以阐明UCHL1-AS1在肝癌发生发展中的作用及机制，为临床诊治提供契机。

肝细胞癌 (Hepatocellular Carcinoma, HCC) 是我国最常见的恶性肿瘤之一，存在众多编码或非编码基因的结构或表达异常。目前越来越多研究表明，作为一种非编码RNA，长链非编码RNA的表达异常与肿瘤的诊断、预后及靶向治疗密切相关。反义泛素C端水解酶 (L1UCHL1-AS1)，是一类新发现的反义长链非编码RNA (LncRNA)，我们通过收集临床HCC患者组织和癌旁组织标本、培养多个HCC细胞系和人正常肝细胞系，采用qRT-PCR、Transwell法、划痕实验、RNA干扰等实验方法，发现：UCHL1-AS1在Hep3B、Bel-7402、Bel-7404三株HCC细胞系中的表达，显著低于正常人肝细胞L-02的表达。临床收集HCC组织和癌旁组织标本，UCHL1-AS1在HCC组织中显著低表达。根据UCHL1-AS1的表达情况所绘制的受试者工作特征曲线 (receiver operating characteristic curve) 下面积高达0.787，因此，在HCC组织中低表达的UCHL1-AS1对于HCC的诊断具有高准确性。UCHL1-AS1的低表达与具有肝炎史、存在血管癌栓以及发生远距离转移显著相关。稳定转染UCHL1-AS1慢病毒载体到Bel-7404肝细胞癌细胞系中，成功构建UCHL1-AS1过表达稳转株。UCHL1-AS1在HCC细胞中的表达量升高后，可以有效抑制HCC细胞的迁移能力，过表达UCHL1-AS1联合雷帕霉素对人肝癌细胞Bel-7404的增殖有明显的抑制作用，且作用强于过表达UCHL1-AS1、雷帕霉素的单独应用。同时构建UCHL1-AS1相关基因的网络互作图，分析了与UCHL1-AS1在HCC中发挥潜在互作的3个枢纽基因BMP4，HRAS，CALM3，上述三个枢纽基因在HCC中均为高表达，由此我们推测：这三个枢纽基因与UCHL1-AS1之间可以发生相互调控作用从而进一步影响HCC的发生发展。通过计算生物学，成功构建了非编码RNA调控网络，并根据其中关键基因预测了三种潜在治疗HCC的药物小分子：地西他滨、BW-B70C及吉非替尼。为未来HCC的个体化靶向治疗提供了新思路和更多的选择，揭示了UCHL1-AS1在HCC中的角色，同时，加深了人们对非编码RNA调控关系的认知。