鼻咽癌转移相关通路分子的microRNA调控机制及3'UTR区可变剪切的作用研究

Metastasis is the major cause of death for the patients with nasopharyngeal carcinoma (NPC). Efficient methods for the prediction and treatment of metastatic NPC are sorely needed. However, few studies have been conducted in microRNAs associated with tumor metastasis (named "metastamir") in NPC. Therefore, we sought to determine metastamirs for NPC using microRNA expression profiling array method. We will further investigate the regulation mechanisms of signaling pathways mediated by microRNAs, and the interaction between EBV genes and metastamirs. On the other hand, a new mechanism of oncogene activation was found through the loss of miRNA regulation by the alternative cleavage and polyadenylation (APA) in 3'UTR of target genes. However, no study has been conducted to investigate APA in nasopharyngeal carcinoma to date. Therefore, we proposed to study the 3'UTR shortening in nasopharyngeal carcinoma by using the cutting-edge Next-Generation RNA sequencing technology,the 3'READS technology. It is interesting to know how APA interferes miRNA mediated NPC metastasis. All together, this study proposed here will systematically investigate the mechanisms of metastmirs in NPC, which might not only provide a new target for drug design for the treatment of metastatic NPC , but also put insights on better understanding of microRNA in the tumor metastasis.

鼻咽癌转移是导致患者死亡的重要原因，预测和治疗鼻咽癌转移是临床上急需解决的关键问题，然而鼻咽癌转移相关的microRNA（metastamir）尚未得到系统深入的研究。因此，本课题拟采用microRNA表达谱芯片的方法，筛选鼻咽癌metastamir，深入研究其对转移相关信号通路的调控机制，以及EB病毒对鼻咽癌metastamir的调控作用。另一方面，靶基因3'UTR的可变剪切和多聚腺苷酸化（APA）可逃避microRNA的调控，是癌基因激活的新方式。对鼻咽癌中APA的研究目前尚未见报道。我们拟采用新一代测序技术检测鼻咽癌中转移相关信号通路基因的APA现象，探讨其对microRNA调控作用的影响，及在鼻咽癌转移中的作用。本研究将系统、深入地探讨microRNA介导的基因转录后调控在鼻咽癌转移中的作用，以期为预测鼻咽癌转移和基于microRNA的靶向药物的开发提供分子靶点和重要的理论基础。

本课题的主要目标是筛选鼻咽癌转移相关的信号通路和microRNA，并对靶基因3’UTR的可变剪切和多聚腺苷酸化（APA）进行分析，以期为预测鼻咽癌转移和靶向药物的开发提供分子靶点。为完成本课题，我们首先对正常鼻咽上皮细胞和三株鼻咽癌细胞系进行全基因组RNA深度测序，筛选出一系列差异表达mRNA和miRNA。收集3对鼻咽癌患者的癌和癌旁组织进行3’UTR测序，筛选mRNA 3’UTR可变剪切在癌和癌旁有显著差异的基因。并在69例鼻咽癌组织中分别采用免疫组化和qRT-PCR方法检测相关蛋白和miRNA的表达水平，与患者的临床病理特征及生存和预后进行相关性分析，结果发现若干与鼻咽癌转移相关的基因。我们对其中一部分转移相关的mRNA和miRNA进行了细胞功能和分子机制的深入研究。我们的研究发现miR-18a在鼻咽癌组织中表达量明显升高，并与远处转移相关。进一步研究发现EBV编码的LMP1蛋白可通过NF-B通路诱导miR-18a的表达。miR-18a可抑制靶基因SMG1的表达，而SMG1是mTOR拮抗分子。miR-18a通过调控SMG1的表达激活mTOR通路，从而促进鼻咽癌的生长和转移。根据我们的测序结果，发现在鼻咽癌细胞中TRIM29、EpCAM和BMP2基因高表达，并与患者分期，转移和预后相关。我们对这三种基因分别进行了深入的功能研究，发现在鼻咽癌中低表达的miR-335-5p和miR-15b-5p可转录后调控TRIM29的表达，而TRIM29可通过激活AKT/mTOR信号通路，从而促进鼻咽癌的侵袭和转移；发现EpCAM可增强鼻咽癌细胞的成球能力和侵袭转移能力，并可抑制PTEN的表达；BMP2与鼻咽癌患者预后和骨转移相关，BMP2过表达可促进鼻咽癌细胞的侵袭转移能力。相关文章已分别发表于于《Oncotarget》、《Aging》和《Cell death & disease》。另有2篇文章已撰写完成，拟投稿《Cancer》和《Theranostics》。