血清长链非编码RNA- - 环境化学致癌新生物标志物及其功能探索

Environmental chemicals are considerable cause of lung cancer. Noncoding RNAs, especially small molecule RNAs, are increasingly recognized to play major regulatory role in carcinogenesis in recent years. Our group has published some papers about small molecule RNAs involved in chemical carcinogenesis in international authoritative toxicological journals. In considerate that the long noncoding RNAs (lncRNA) contain much more information and thus more meaningful, we have expanded our research to lncRNA and have found the role of lncRNAs in carcinogenesis in cell experiments. We initiated an innovative exploration in blood lncRNA. We have identified the existence of serum lncRNA and discovered the abnormal expression of blood lncRNAs in lung cancer animals in a preliminary experiment. In this new project, we intend to establish a benzo(a)pyrene-induced lung cancer mice model, identify the expression of serum lncRNAs in different periods of carcinogenesis and analysis the correlation between lung lncRNA expression and blood lncRNA expression. We will discover the functional lncRNAs with in vitro cell experiments, and ultimately appraise the role of blood lncRNAs in chemical carcinogenesis by in vivo animal studies. This project will investigate the blood lncRNAs as lung cancer biomarker and understand their functions. It will not only develop new non-invasive markers for the diagnosis of lung cancer，but also provide a new method to carry out detection of harmful exposure in population and play a demonstration effect on blood lncRNA research of other environmental diseases.

环境化学物是肺癌重要病因，近年非编码RNA尤其小分子RNA与肿瘤关系倍受关注。本课题组化学致癌小分子RNA研究已在国际毒理学权威杂志发表多篇论文，由于长链非编码RNA(lncRNA)蕴含更丰富信息更具意义，已将研究拓展到lncRNA，细胞实验已明确了lncRNA在癌变中的作用。我们开创性地启动了血液lncRNA探索，前期实验检测到血清lncRNA存在，初步发现肺癌动物血lncRNA异常。本项目拟以苯并(a)芘诱发小鼠肺癌，鉴定癌发不同时期血清lncRNA表达，分析血与肺lncRNA表达关联性；在体外细胞实验中筛选有功能意义lncRNA，最终在小鼠体内鉴定血液lncRNA在化学致癌中作用。本研究将探寻出肺癌动物血中lncRNA标志物，并确定其功能，不仅为肺癌诊断提供非创伤检测新标志物，更为将来人群中开展有害暴露检测提供了新方法，还可对其他环境疾病的血液lncRNA研究起到示范效应。

本研究以环境化学致癌物苯并(a)芘，乌拉坦和NNK诱导动物肺癌模型，探索血清长链非编码RNA（lncRNA）在环境化学物致肺癌过程中的机制。以lncRNA芯片技术及定量PCR等方法，检测了肺癌动物血清和肺肿瘤lncRNA和恶性转化细胞中的表达谱特征，建立了gain-of-function及loss-of-function功能研究体系，分析了血清lncRNA表达改变后，细胞增殖、凋亡和周期等细胞生物学特征改变，以及细胞软琼脂锚着非依赖性生长与裸鼠体内成瘤实验等细胞恶性表型的变化，鉴定出了以lncRNA GAS5、LINC00152、lncRNA NR_026689为代表的血清lncRNA、以及lncRNA H19，lncRNA DQ786227、lncRNA AF118081、lncRNA AK001796、lncRNA LOC728228等长链非编码RNA具有类癌基因样功能，在苯并(a)芘、乌拉坦和香烟提取物致肺癌变中具有重要作用。通过RNA干扰技术、生物信息学及荧光素酶报告基因检测等方法，发现由乌拉坦诱导的动物肺癌模型血清中lncRNA GAS5差异表达，收集肺癌细胞上清外泌体lncRNA GAS5具有抑制人类脐静脉血管内皮细胞管形成作用，其机制与PTEN/PI3K/AKT通路有关。研究还鉴定出了吸烟人群血清中LINC00152差异表达，发现LINC00152主要分布于CSE-T细胞胞浆中，是通过调节cyclin D1的表达而发挥作用。化学物致癌物乌拉坦可能通过K-ras-p52/ HDAC6通路抑制miR-29b表达，miR-29b从转录和转录后水平调控肺癌动物模型血清中lncRNA H19及其加工产物miR-675-5p在肺癌内可能扮演类癌基因作用，其通过miR-675-5p靶向CDKN2A mRNA，降低G0/G1期细胞比例，进而促进恶性细胞增殖。已完成了原课题研究计划，本研究阐明血清lncRNA在环境致癌物诱发肺癌发病的机制，为肺癌的早期诊断和基因治疗提供了非编码RNA水平上的靶点。.研究内容已发表论文10篇，其中SCI论文9 篇，影响因子（IF）3以上5篇，IF 5以上的3篇。培养博士研究生3名、硕士研究生3名。课题负责人就本项目研究内容，多次应邀在国内外学术会议上做汇报，在国内外毒理学领域产生了广泛影响。