维生素D通过lncRNA RP11-93B14.5调控胃癌肿瘤干细胞特性的机制研究

Vitamin D (VD) deficiency is associated with cancer risk and poor diagnosis of various cancers. Several studies indicate that VD might directly inhibit cancer stem cells (CSCs), however, the underlying mechanisms remain unclear. Recent reports have demonstrated an important role of long non-coding RNAs (lncRNAs) in regulation of CSCs. Previously, we found that VD significantly suppress proliferation and tumorigenicity of gastric cancer cells both in vitro and in vivo, with CSC markers significantly down-regulated. Importantly, VD significantly induced the expression of lncRNA RP11-93B14.5, which correlated with the status of gastric cancer differentiation in patients. We thus hypothesize that VD might inhibit gastric CSC properties via regulating RP11-93B14.5. In this proposal, we firstly investigate the functional role of VD and the lncRNA RP11-93B14.5 in modulating the gastric CSC properties. Secondly, we explore the underlying mechanisms for regulation of RP11-93B14.5 by VD. Furthermore, we move to analyze the expression of RP11-93B14.5 in clinical tumor specimens from gastric cancer patients. This project will provide new insights into how VD regulates gastric CSC properties through lncRNA RP11-93B14.5 to prevent gastric cancer progression and facilitate the use of VD and its target lncRNA becoming an effective medicine and novel target for treatment of stomach malignancies.

维生素D缺乏与多种癌症的发病及不良预后相关。多项研究指出，维生素D可能对肿瘤干细胞有直接抑制作用；而相关机制尚待深入研究。最新研究证明长链非编码RNA（lncRNA）在肿瘤干细胞调控中扮演重要角色。申请者前期研究表明，维生素D显著抑制胃癌细胞的体内外增殖及成瘤能力、下调肿瘤干细胞分子标志表达；并显著上调lncRNA RP11-93B14.5表达，而该lncRNA的表达在胃癌组织中与肿瘤分化程度呈正相关。基于此，维生素D可能通过lncRNA RP11-93B14.5调控胃癌肿瘤干细胞特性，故本项目拟开展：1）维生素D与RP11-93B14.5抑制胃癌干细胞特性的功能研究；2）探讨维生素D调控该lncRNA的分子机制；3）通过临床样本分析，探究该lncRNA在胃癌组织中的表达情况。本项目将有助于从非编码RNA层面上阐述维生素D用于胃癌治疗的分子机制，并为寻找胃癌治疗新靶点提供依据。

维生素D与多种癌症发病相关，维生素D缺乏可能增加胃癌发病风险，前期研究发现维生素D通过细胞周期阻滞抑制胃癌生长，但对胃癌细胞的干性特征及其体内作用机制尚不清楚，我们的研究集中在维生素D对胃癌干细胞分子标志物CD44的影响、对胃癌细胞体内体外成瘤能力的影响及相关机制的探寻。我们的研究发现维生素D的活性形式1,25D3在体外能够显著抑制CD44高表达的胃癌细胞（MKN45和KATOIII）的细胞活增殖活力及克隆形成能力，而对CD44表达缺失的MKN28细胞无显著作用；1,25D3通过VDR显著抑制CD44的表达及CD44+的MKN45和KATOIII细胞群体比例；利用siRNA干扰CD44表达后，1,25D3对胃癌细胞MKN45和KATOIII的抑制作用消失，说明1,25D3对CD44高表达的这类细胞群体可能发挥更有效的抗肿瘤效果。体内研究显示无论是口服维生素D（25ng或50ng/天）还是腹腔注射1,25D3（50ng/天）皆能显著抑制裸鼠原位胃移植瘤的生长及CD44的表达。机制研究表明维生素D通过VDR诱导lncRNA RP11-93B14.5的表达。进一步的研究利用siRNA及CRISPR敲降RP11-93B14.5的表达，结果发现敲降RP11-93B14.5可能通过PI3K/AKT信号通路抑制胃癌细胞生长及周期阻滞。免疫荧光原位杂交技术显示VDR虽能诱导RP11-93B14.5表达，但却不能与之结合调控下游基因的表达，RP11-93B14.5可能并不是维生素D发挥抑癌作用的重要因素。另外在MKN45细胞中，1,25D3显著抑制球囊细胞生长及Wnt/β-catenin信号通路提示维生素D可能通过抑制Wnt信号通路降低胃癌干性特征包括CD44的表达。我们的研究结果最终表明维生素D在体外及体内显著抑制CD44的表达及胃癌的生长，这种作用可能是通过抑制Wnt信号通路来达成的。维生素D靶标RP11-93B14.5可能对胃癌发生发展起一定的推动作用，具体机制还有待深入研究。综上，我们的研究提示低剂量补充维生素D对胃癌可能具有较好的抗肿瘤效果，并且维生素D可能对CD44高表达的低分化的胃癌具有更有效的抑制作用，这为拓展维生素D在临床上用于治疗胃癌及寻找胃癌治疗新靶点都提供了有效的理论依据和思路。