转移是癌症相关死亡的主要原因，其中TGFβ诱导的上皮-间充质转化（EMT）过程赋予癌细胞转移潜力的增加。然而，circRNAs在这一过程中的作用仍然不清楚。近日，Nature Communications期刊发表了一篇题为A circular RNA activated by TGFβ promotes tumor metastasis through enhancing IGF2BP3-mediated PDPN mRNA stability的研究论文。该研究报道了一个源自ITGB6的高度保守的circRNA circITGB6（hsa_circ_0056856），其被TGFβ强烈诱导，并在人类转移性癌症样本中显著上调。机制研究显示，circITGB6促进转移的作用很大程度上归因于其与IGF2BP3直接相互作用以稳定PDPN mRNA的能力。表明circITGB6 是一种关键的TGFβ效应分子，也是癌症治疗的潜在治疗靶点。

 

 

考虑到正常乳腺上皮细胞MCF10A是探索TGFβ诱导的EMT过程和癌症进展的成熟细胞模型，因此本研究使用或不使用TGFβ处理MCF10A细胞，然后对其转录组表达谱进行生信分析，以鉴定TGFβ调节的circRNAs。结果发现，在TGFβ上调的circRNAs中，hsa_circ_0056856在TGFβ处理组中表现出最显著的增加，并且TGFβ以时间和剂量依赖性方式增加circITGB6的表达。随后，研究人员对circITGB6进行了表征。结果证实了circITGB6是来自ITGB6基因的第11-12外显子，长度为321个核苷酸的circRNA。核质分离和FISH实验显示，circITGB6定位于细胞质和细胞核。临床分析显示，circITGB6在高分期(III期)、大肿瘤(≥5 cm)及结直肠癌伴淋巴结转移中表达显著升高，并且高circITGB6表达水平与CRC患者预后不良显著相关。表明circITGB6的表达可能是CRC患者转移和预后的潜在预测因子。

 

Fig1. TGFβ诱导的circRNA circITGB6的表征

 

接下来，研究人员在体外和体内模型中探索了circITGB6的生物学功能。体外实验显示，circITGB6过表达可显著促进肺癌A549、乳腺癌MCF7和CRC SW620细胞的细胞迁移，导致细胞上皮标志物E-cadherin水平降低，间充质标志物N-cadherin和vimentin水平升高；而敲低circITGB6则显著减弱了肺癌HCC827和胰腺癌Capan-2细胞的细胞迁移，并重塑了这些EMT标志物在HCC827和Capan-2细胞中的表达。此外，circITGB6缺失显著阻断了TGFβ刺激引发的N-cadherin和vimentin的上调以及E-cadherin的下调。同样，在TGFβ诱导的细胞迁移和形态转变中，也观察到circITGB6敲低的这种EMT拮抗作用。以上结果支持了circITGB6在细胞迁移和TGFβ诱导的EMT过程中的促进作用。

 

体内实验显示，circITGB6过表达的SW620细胞似乎更容易在小鼠肝脏中形成转移性病变。而circITGB6敲低显著降低了脑和骨转移病灶的数量和大小。这些数据表明circITGB6在体内能有效促进肿瘤转移。

 

Fig2. circITGB6促进EMT过程和肿瘤转移

 

接着，为了探索circITGB6促进肿瘤转移的分子机制，研究人员进行了RNA pull-down、免疫印迹、RIP、IF-FISH、RNA-EMSA、qRT-PCR等一系列实验。结果发现，在TGFβ刺激下，更多的circITGB6与IGF2BP3直接相互作用，导致IGF2BP3的激活，并通过促进IGF2BP3和PDPN mRNA之间的相互作用增强了PDPN mRNA的稳定性，最终circITGB6通过PDPN途径诱导EMT过程和促进肿瘤转移。

 

Fig3. circITGB6的分子机制示意图

 

最后，为了探索circITGB6/PDPN通路的临床相关性，研究人员采用了53个CRC样本的队列来检测circITGB6丰度和PDPN mRNA水平。结果发现，circITGB6和PDPN mRNA在淋巴结转移的样本中均表现出更高的表达。值得注意的是，在CRC患者和肺癌样本中观察到circITGB6和PDPN mRNA水平之间的显著正相关。

 

此外，研究人员还探索了circITGB6在促转移性肿瘤中的治疗潜力。结果显示，PEI包裹的circITGB6 siRNA有效地降低了PDPN mRNA和蛋白水平的表达，重塑了EMT标志物的表达，也抑制了细胞迁移。此外，circITGB6 siRNA治疗显著降低肝脏转移灶的数量和大小。最重要的是，与PEI包裹的siNC组相比，用PEI包裹的circITGB6 siRNA处理的小鼠的存活率显著提高。以上结果表明，通过siRNA靶向circITGB6是一种很有前景的癌症治疗策略。

 

Fig4. 靶向circITGB6有效抑制肿瘤转移

 

总之，本研究鉴定了一种TGFβ诱导的circRNA circITGB6，它是TGFβ介导的EMT过程中不可或缺的因子。circITGB6在转移性癌症样本中显著上调，其高丰度与结直肠癌（CRC）患者预后不良密切相关。通过功能获得性和缺失性实验发现，circITGB6在体外和体内各种模型中都能有效促进EMT过程和肿瘤转移。机制上，circITGB6通过直接与IGF2BP3相互作用来增强PDPN（一种EMT促进基因）的mRNA稳定性。值得注意的是，用PEI包裹的特异性siRNA干扰circITGB6可有效抑制肝转移。因此，本研究揭示了TGFβ调节的circRNA在肿瘤转移中的功能，并提示靶向circITGB6是一种很有前途的癌症治疗策略。

 

原文链接：

https://www.nature.com/articles/s41467-023-42571-1#Sec43

 

本研究使用到的circRNA FISH探针和FISH试剂盒由锐博生物提供！更多关于circRNA研究的产品或服务，欢迎登陆锐博生物官方网站（www.ribobio.com）进行查询！