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外泌体中的circSCP2通过海绵化miR-92a-1-5p和与PTBP1相互作用稳定IGF2BP1促进结直肠癌转移

期刊:Biology DirectDOI:10.1186/s13062-024-00571-1

这篇文档属于类型a,是一篇关于结直肠癌(colorectal cancer, CRC)转移机制研究的原创性学术论文。以下是详细的学术报告内容:


作者及发表信息

本研究由来自浙江大学医学院附属邵逸夫医院结直肠外科(Department of Colorectal Surgery, Sir Run Run Shaw Hospital, Zhejiang University School of Medicine)的Qing MengHaoyi XiangYijing WangKepeng Hu(共同第一作者)团队完成,通讯作者为Zhangfa Song。论文于2024年发表在期刊Biology Direct上,标题为《Exosomes containing circSCP2 in colorectal cancer promote metastasis via sponging miR-92a-1-5p and interacting with PTBP1 to stabilize IGF2BP1》。


学术背景

研究领域:肿瘤微环境与外泌体(exosome)介导的癌症转移机制。
科学问题:环状RNA(circular RNA, circRNA)在结直肠癌转移中的作用机制尚不明确,尤其是外泌体携带的circRNA如何通过调控肿瘤微环境促进转移。
背景知识
1. circRNA特性:circRNA是一类通过反向剪接形成的非编码RNA,因其环状结构不易被核酸酶降解,稳定性高,可通过吸附miRNA或结合RNA结合蛋白(RNA-binding proteins, RBPs)调控基因表达。
2. 外泌体作用:肿瘤细胞分泌的外泌体富含circRNA,可通过体液传递至靶细胞,影响肿瘤转移、免疫逃逸等过程。
3. 结直肠癌挑战:CRC转移是患者死亡的主因,但缺乏有效的预后标志物和治疗靶点。

研究目标
1. 鉴定CRC患者血清外泌体中高表达的circRNA(circSCP2)及其临床意义;
2. 揭示circSCP2通过miR-92a-1-5p/IGF2BP1轴和PTBP1蛋白稳定性调控CRC转移的分子机制;
3. 探索外泌体circSCP2对肿瘤微环境(如癌症相关成纤维细胞和巨噬细胞极化)的调控作用。


研究流程与方法

1. 临床样本分析与circSCP2鉴定

  • 样本来源:50对CRC组织及配对正常组织(2019–2022年手术样本),患者血清外泌体(健康人、术前/术后、复发患者)。
  • 方法
    • 外泌体分离:差速离心法提取血清外泌体,透射电镜(TEM)和Western blot(检测标志物TSG101、CD63、CD81)验证纯度。
    • circRNA筛选:通过竞争性内源RNA(ceRNA)芯片分析转移与非转移患者血清外泌体circRNA差异,发现circSCP2(hsa_circ_0006906)表达显著上调(7.78倍)。
    • 验证:qRT-PCR证实circSCP2在CRC组织和晚期患者血清外泌体中高表达,且与TNM分期正相关。

2. circSCP2功能验证(体外实验)

  • 细胞模型:CRC细胞系(SW480、SW620、DLD1、HCT116、RKO、LOVO)与正常肠上皮细胞(NCM460)对比。
  • 实验方法
    • 基因操作:siRNA敲低circSCP2(si-circSCP2#1/#3)或过表达(circSCP2-OE)。
    • 功能实验
    • 增殖:CCK-8、EdU实验显示circSCP2敲低抑制细胞增殖;
    • 迁移/侵袭:Transwell和伤口愈合实验表明circSCP2促进迁移和侵袭;
    • EMT(上皮-间质转化):Western blot检测E-cadherin(下调)、N-cadherin和Vimentin(上调)。

3. 动物模型验证

  • 模型构建
    • 皮下成瘤:裸鼠注射circSCP2敲低的RKO细胞,肿瘤体积显著减小;
    • 肺/肝转移模型:尾静脉注射(肺转移)或脾内注射(肝转移)后,活体成像(IVIS)和H&E染色显示circSCP2敲低组转移灶减少。
  • 机制验证:IHC显示circSCP2敲低降低N-cadherin和Vimentin表达。

4. 分子机制解析

  • miRNA海绵作用
    • 预测与验证:通过miRanda、TargetScan等数据库预测circSCP2结合miR-92a-1-5p,双荧光素酶报告实验证实结合位点。
    • 功能挽救实验:miR-92a-1-5p抑制剂可逆转circSCP2敲低对迁移/侵袭的抑制。
  • RBP相互作用
    • RNA pulldown与质谱:发现circSCP2直接结合PTBP1蛋白,抑制其泛素化降解,从而稳定IGF2BP1 mRNA(促癌因子)。
    • 挽救实验:PTBP1敲低抵消circSCP2过表达对IGF2BP1的上调作用。

5. 外泌体circSCP2对微环境的调控

  • 成纤维细胞激活:circSCP2-OE外泌体处理LX2细胞(CAF前体)后,胶原收缩和增殖能力增强。
  • 巨噬细胞极化:THP1细胞与circSCP2-OE外泌体共培养后,M2型巨噬细胞标志物(CD206、IL-10)表达上调。

主要结果与逻辑关系

  1. 临床相关性:circSCP2在CRC组织和转移患者血清外泌体中高表达,且与不良预后相关(图1)。
  2. 功能证据:circSCP2通过miR-92a-1-5p/IGF2BP1轴和PTBP1稳定性双重机制促进EMT和转移(图4–7)。
  3. 微环境调控:外泌体circSCP2激活CAF和诱导M2型巨噬细胞极化,形成促转移微环境(图S3)。

结论与价值

科学意义
1. 首次揭示circSCP2作为CRC转移的关键调控分子,通过“miRNA海绵”和“RBP支架”双重机制发挥作用;
2. 提出外泌体circSCP2可作为CRC预后标志物和治疗靶点。

应用价值
1. 诊断:血清外泌体circSCP2水平可辅助CRC分期和转移预测;
2. 治疗:靶向circSCP2或PTBP1/IGF2BP1通路可能抑制CRC转移。


研究亮点

  1. 创新性机制:发现circSCP2通过稳定PTBP1蛋白(抑制泛素化)的新功能;
  2. 多维度验证:从临床样本、细胞模型、动物实验到微环境调控,形成完整证据链;
  3. 转化潜力:外泌体circSCP2兼具诊断和治疗靶点的双重价值。

其他价值

研究还发现circSCP2高表达降低奥沙利铂(oxaliplatin)敏感性,为CRC化疗耐药提供了新解释。

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