抑癌环状RNA修饰间充质干细胞在恶性脑胶质瘤治疗中的探索研究

Malignant glioma is the most common tumor in the central nervous system. The existing chemoradiotherapy strategies have limited effect on glioma therapy. It is essential to deeply explore the pathogenesis of the disease and establish a highly efficient and specific drug-targeted delivery system. Circular RNA (circRNA) is a new class of transcription products that have been shown to play important biological functions in gene expression regulation in recent years, but its function and regulatory mechanism in glioma is poorly understood. In the previous work, we established a targeted therapy strategy "mesenchymal stem cells/exosomes-loaded tumor suppressor miRNAs" for glioma therapy. Based on the preliminary work, we intended to adopt bioinformatics analysis combined with microarray screening technology to identify one or some circRNAs in glioma which can exert a strong anti-cancer effect through the regulatory network of circRNA-miRNAs. Based on clarifying its role in adsorbing oncomiRNAs, it is loaded into mesenchymal stem cells, and knocks out some genes that may have a cancer-promoting risk, such as VEGF. Using the strategy "gene-modified mesenchymal stem cells/exosomes loaded with tumor suppressor circRNA" to assess its regulation of chemosensitivity to temozolomide and anti-cancer effect in vitro and in vivo. This study has important theoretical value and practical application significance for the analysis of the pathogenesis of glioma and the exploration of targeted therapy strategies.

恶性脑胶质瘤是颅内最常见肿瘤，现有放化疗治疗手段效果有限，深入探讨该疾病的致病机理和建立高效、特异的药物靶向输送系统至关重要。环状RNA（circRNA）是近年来被证实在基因表达调控中发挥重要生物学功能的一类新型转录产物，但其在胶质瘤中的功能与机制却知之甚少。申请人在前期工作中建立了“间充质干细胞/外泌体负载抑癌miRNA”的胶质瘤靶向治疗策略。本项目拟在前期工作的基础上，利用生物信息学分析结合芯片筛选技术，鉴定出胶质瘤中可借助circRNA-miRNAs的调控网络发挥强大抑癌作用的环状RNA；在明确其吸附促癌miRNA作用的基础上，将其负载入间充干细胞，并敲除其中VEGF等可能具有促癌风险的基因；利用体内外胶质瘤模型明确该“基因修饰间充干细胞/外泌体负载抑癌环状RNA”的抑癌作用及其对化疗敏感性的调节作用。本研究对胶质瘤致病机制的解析和靶向治疗策略的探讨具有重要的理论价值和实际应用意义。

研究背景及目的：胶质母细胞瘤(GBM)是中枢神经系统中最致命的原发性脑肿瘤，临床上治疗策略有限，无法有效延长其生存率。而作为近些年来重点关注的非编码RNA，对肿瘤的发生发展发挥着至关重要的作用。因此我们希望找到一个或多个非编码RNA，用于胶质瘤的药物增敏，以及开展机制研究及治疗学研究，从而改善胶质瘤患者的预后现状。.研究内容及方法：获得胶质瘤患者的癌和癌旁临床样本，进行全转录组测序分析，找出显著性差异的非编码RNA，重点关注抑癌环状RNA及miRNA。之后通过生物学实验，比如双荧光素酶报告基因实验、实时荧光定量PCR、WB、凋亡染色、动物模型等实验，验证相关miRNA、环状RNA的调控机制及用于胶质瘤治疗的探索性研究。.研究结果：测序结果发现，miR-137在癌和癌旁中表达差异显著，另外还有抑癌环状RNA circ-sp6，其相应研究还在进行中。与此同时，在其调控机制研究中，我们发现MiR-137在大脑中高度表达，但随着GBM进展显著降低。在本实验中，我们用miR-137转染GBM细胞，通过qRT-PCR和western blot检测基因表达水平，结果显示miR-137可以显著下调凋亡抑制蛋白XIAP的表达，即促进GBM细胞对TRAIL诱导的细胞凋亡更加敏感。我们证实XIAP是miR-137的一个有效靶点，这对于miR-137调节TRAIL诱导的GBM细胞凋亡的敏感性至关重要。最后，在异种移植模型中，联合使用miR-137和TRAIL能有效抑制体内肿瘤生长。此外，在构建动物模型过程中，我们还发现，不同脱毛方案对手术部位伤口愈合有显著影响，之后通过相关实验证实，剃毛法和脱毛膏法对伤口愈合几乎无不良影响，而硫化钠法和剪毛法则可能增加感染率及延长伤口愈合时间，而影响到动物模型的构建。.研究结论：miR-137可以显著增强促凋亡蛋白TRAIL对胶质瘤细胞的促凋亡作用，该miR-137-XIAP轴对该促凋亡途径是必需的，这将为胶质瘤的靶向治疗策略提供重要的理论及应用价值。在小鼠术前脱毛方案中，剃毛法和脱毛膏法是优选方案，可在很大程度上避免脱毛方案对动物模型的影响。