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伯豪生物 | 文献解读:10 篇 ceRNA 文章带你畅游非编码 RNA 研究
发布时间:2019-12-04 浏览次数:453
自2011年,Pandolfi等人提出ceRNA假说以来,ceRNA研究一直是国自然的热点研究领域。相较于miRNA调控网络,ceRNA作为一种全新的基因表达调控模式,其更为精细和复杂,涉及更多的RNA分子。

自 2011 年,Pandolfi 等人提出 ceRNA 假说以来,ceRNA 研究一直是国自然的热点研究领域。相较于 miRNA 调控网络,ceRNA 作为一种全新的基因表达调控模式,其更为精细和复杂,涉及更多的 RNA 分子。lncRNA 和 circRNA 作为主要的 ceRNA,目前对它们的研究可以说是如火如荼,伯豪生物应运而生的 ceRNA 芯片基于国际主流的各大 lncRNA 数据库及 circBase,可以同时检测 lncRNA、circRNA 和 mRNA,让 ceRNA 研究不再无绪可循。Shbio ceRNA 芯片自推出以来已协助客户在 Nature Communication 等杂志上发表了多达 10 篇 SCI 文章,累积影响因子高达 59.21 分,可谓是战功累累。小编在此给大家分享这些 ceRNA 文章,希望能给您的 ceRNA 研究提供一些新思路。

1.CircTP63 作为 ceRNA 促进肺鳞癌进展

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发表期刊:Nature Communications

影响因子:11.87

肺癌是最常见的癌症,80-85% 的人类肺癌是非小细胞肺癌(NSCLC),其中肺鳞癌(LUSC)和肺腺癌(LUAD)是主要的亚型。目前用于特定基因突变的靶向药物的开发极大地改善了晚期 LUAD 患者的治疗效果,但这一方法对 LUSC 见效甚微。因此,进一步了解 LUSC 发展的分子机制对于开发更有效的治疗方案至关重要。

研究人员利用 ceRNA 芯片对 LUSC 及其临近正常组织进行了 circRNA 检测,通过共表达分析及 qPCR 验证,确定目标 circRNA-circTP63。体内外敲减及过表达实验表明 circTP63 能够促进肿瘤细胞增殖和肿瘤生长,且与细胞周期进展相关。共表达分析及 circTP63 敲减 / 过表达分析,确定 FOXM1 为 circTP63 靶基因。进一步生信分析及功能获得 / 缺失实验确定 circTP63 是通过 miR-873-3p 作用于 FOXM1 及下游基因 CENPA 和 CENPB,促进细胞周期的进展,进而促进 LUSC 细胞的增殖和肿瘤生长。

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图 1   circTP63 与 mRNA 共表达网络图及与 circTP63 结合的 miRNA 预测图

2. 肿瘤坏死因子和非编码 RNA 在 BIPAs 中的作用机制


发表期刊:Clinical Cancer Research

影响因子:8.91

骨侵袭性垂体腺瘤(BIPAs)是一种极为罕见的垂体腺瘤,目前尚未知其机制和预后。由于其周围骨质破坏严重,且面积较大,BIPA 的切除手术是一项重大挑战。因此,探索和分析 BIPAs 的预后、临床特征和分子机制用以设计和实施适当的治疗干预非常重要。

研究人员对 274 位垂体腺瘤患者进行随访及临床变量分析,结果显示骨侵袭与女性,肿瘤大体积,非总切除(NGTR)和肿瘤再生之间存在显著相关性。与 NBIPAs 相比,BIPAs 的 PFS(无进展生存期)更差。利用 ceRNA 芯片、miRNA 芯片对 BIPAs 和 NBIPAs 患者的肿瘤组织进行差异 RNA 表达检测及差异分析,结果显示炎症和免疫因子在 BIPAs 中起重要作用,TNF- α 可直接诱导 BIPAs 中的破骨细胞分化。NR_033258,lncRNA SNHG24,miR-181c-5p 和 miR-454-3p 可以调节 TNF- α 的表达。因此,TNF- α 及其相关的 lncRNA 和 miRNA 可能是未来 BIPAs 潜在的治疗靶点。

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图 2  TNF 相关的 ceRNA 网络图及显著富集的 pathway network

3. CircNT5E 促进胶质母细胞瘤的肿瘤发生

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发表期刊:Cancer Research

影响因子:8.37

胶质母细胞瘤(GBM) 是最常见的原发性恶性脑肿瘤,多发生于中枢神经系统,是人类最致命的癌症之一。在 GBM 的治疗上,以手术、放疗、化疗或其他综合治疗为主的患者术后易复发,预后差,平均存活期约为 15 个月,而个性化治疗往往存在成功率低且副作用大的问题。因此,急需开发新的治疗方法,特别是那些针对复杂基因调控网络的治疗方法。

研究人员利用 ceRNA 芯片对 GBM 临床样本中差异表达的 circRNA 进行了筛选,通过 TargetScan 预测及 miRNA pulldown 实验,锁定了研究目标 circNT5E。体内外表型实验发现 circNT5E 不仅对 GBM 细胞的增殖、凋亡、迁移及侵袭有一定的影响外,还能有效促进体内 GBM 肿瘤的形成。从 ceRNA 角度分析发现 ADARB2 可以作用于线性 NT5E 前体上,解除 ADAR- 1 对 circNT5E 转录的抑制,高表达的 circNT5E 通过吸附到 miRNA-422a 上,解除其对下游靶基因的抑制作用,进而激活 Akt、Smad2 等信号通路来促进 GBM 细胞的增殖、迁移及侵袭等活动。

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图 3  GBM 中差异 RNA 图形展示及与 circNT5E 结合的 miRNA 预测图

4.  外泌体 circRNA 通过靶向 USP7 促进肝细胞癌的生长

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发表期刊:Oncogene

影响因子:6.63

肝细胞癌(HCC)是肝癌的主要形式,其发病率高,预后差。已知脂肪组织通过脂肪因子的分泌在能量储存和代谢调节中起作用。环状 RNA(circRNA)作为一种新型的非编码 RNA,最近被认为是肿瘤发展的关键因子,但尚未确定源自脂肪组织的外泌体 circRNA 的作用。

本研究利用 ceRNA 芯片对具有较高和较低体脂率(BFR)的 HCC 患者外泌体进行了 circRNA 表达检测,发现外泌体 circ-BD 及阳性 USP7 与 BFR 相关。circ-DB 在脂肪细胞外泌体中高表达,通过吸附 miR-34a 促进 USP7 和细胞周期蛋白 A2 的表达。通过测量肿瘤重量、小鼠体重、体脂率和肝转移情况,研究发现 circ-DB 是增强 HCC 肿瘤进展的促进者。研究结果认为脂肪来源的外泌体通过调节去泛素化相关的 miR-34a/USP7 通路来介导 circRNA 的递送并促进 HCC 的肿瘤发生。

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图 4   散点图展示 circ-DB 及 circ-DB 与 USP7 的结合预测图

5. circRNA 在牛皮癣中的潜在功能分析

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发表期刊:Cellular Physiology and Biochemistry

影响因子:5.5

牛皮癣是一种免疫介导的慢性炎症性疾病,其主要特征是角质形成细胞(KCs)的异常增殖和角化。牛皮癣病程长,易复发,严重影响患者的生活质量,迄今为止,牛皮癣尚无法治愈,主要是因为其确切的病因和发病机制尚未完全阐明。

本文采用 ceRNA 芯片研究了 circRNA 的表达并分析了它们在牛皮癣中的潜在功能。研究共发现 4956 个 circRNAs(3016 个上调,1940 个下调,fc≥2 和 p <0.05)在牛皮癣中差异表达,其中 hsa_circ_0061012 在牛皮癣中表达上调。hsa_circ_0061012 的前五个 MRE 结合的 miRNA 靶基因富集分析结果显示前 30 go term 大部分都与牛皮癣有关,因此研究人员认为 hsa_circ_0061012 可能是牛皮癣的候选生物标志物。该研究结果展现了牛皮癣中 circRNA 的表达情况,为进一步研究 circRNA 在牛皮癣中的作用提供了新的理论依据。

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图 5   样本相关性图及 hsa_circ_0061012 与 miRNA 调控网络图

6. 外泌体 circRNA 促进胃癌脂肪细胞褐变

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发表期刊:International Journal of Cancer

影响因子:4.98

癌性恶病质主要是由肿瘤细胞产物及机体释放的细胞因子引起的以全身代谢紊乱为特征的一种继发性反应。外泌体通过传递 miRNA、蛋白质、lncRNA、circRNA 和 DNA,在介导相邻或远端细胞之间的信号转导中发挥关键作用。对胃癌患者的外泌体 circRNA 进行检测,以期筛选关键 circRNA,解析肿瘤恶病质。

本研究通过 ceRNA 芯片技术对胃癌病人血浆外泌体中的 circRNA 进行检测,研究发现 ciRS-133 的表达与 BAT 的质量以及身体脂肪率呈正相关。外泌体来源的 ciRS-133 可以通过吸附 miR-133 来激活脂肪细胞的 PRFM16/UCP1 途径,促进 PRDM16 的表达,调节脂肪细胞的代谢活性,进而促进白色脂肪褐变,从而加速肿瘤的恶病质。

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图 6   散点图展示 ciRS-133 及 ciRS-133 与 miR-133 的结合预测图

7. 与胰腺癌自噬抑制相关的潜在 ceRNA 网络分析

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发表期刊:International Journal of Oncology

影响因子:3.57

胰腺癌是一种高侵袭性的致命恶性肿瘤,在过去的 30 年中具有稳定的高发病率和死亡率。据报道,自噬参与胰腺癌的发生和发展,然而,自噬相关的非编码 RNA 在胰腺癌中的机制在很大程度上仍然是未知的。

研究人员利用 ceRNA 芯片、miRNA 芯片对由氯喹二磷酸引起自噬抑制的 PANC- 1 细胞中的 mRNA、miRNA、lncRNA、circRNA 进行了表达检测,与对照相比,共发现 3,966 个 mRNA,3,184 个 lncRNA 和 9,420 个 circRNA 发生了差异表达。在自噬抑制组中仅有两个 miRNA(hsa-miR-663a-5p 和 hsa-miR-154-3p)在 PANC- 1 细胞中低表达。miR-663a-5p 可以和 9 个 circRNA,8 个 lncRNA 和 46 个 mRNA 形成与胰腺癌细胞自噬相关的前瞻性 ceRNA 网络。此外,还构建了另一个含有 miR-154-3p,5 个 circRNA,2 个 lncRNA 和 11 个 mRNA 的 ceRNA 网络。这种潜在的 ceRNA 调控网络可能在胰腺癌细胞自噬中发挥关键作用,为后续胰腺癌的研究奠定理论基础。

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图 7  miR-663a-5p 参与调控的 ceRNA 网路图

8. MYB 促进涎腺腺样囊性癌的生长和转移

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发表期刊:International Journal of Oncology

影响因子:3.57

涎腺腺样囊性癌(SACC)是唾液腺最常见的恶性肿瘤之一,其特点是生长缓慢,局部复发频繁,转移发生率高,预后差。在腺样囊性癌(ACC)肿瘤组织中,MYB 过表达很常见,表明 MYB 在 ACC 中起关键作用。目前的研究旨在调查 MYB 在 SACC 生长和转移中的作用。

利用 ceRNA 芯片对新鲜冷冻的 SACC 和正常颌下腺(SMG)组织进行 RNA 表达检测,并分析 MYB 和上皮 - 间质转化(EMT)标记之间的关联。与正常 SMG 组织相比,SACC 组织中 MYB 高表达,且 MYB 与 CDH1 表达呈负相关,并且与 VIM 正相关,表明 MYB 与 SACC 转移相关。过表达 MYB 促进 SACC 细胞的增殖,迁移和侵袭,敲低则抑制了这些活动。当 MYB 过表达时,CDH1 表达下调,CDH2,VIM 和 ACTA2 表达上调。在非肥胖糖尿病 / 免疫缺陷小鼠体内研究 MYB 对肺肿瘤转移的影响,通过尾静脉将 MYB 过表达和对照细胞注射到小鼠体内,结果显示 MYB 促进 SACC 肺转移。该研究结果表明 MYB 在 SACC 组织中异常过表达,并促进 SACC 细胞增殖和转移,表明 MYB 可能是 SACC 的新型治疗靶标。

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图 8   热图展示 SACC 中上下调前 15 的 mRNA

9. LINC00852 通过靶向 S100A9 促进肺腺癌脊髓转移

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发表期刊:Journal of Cancer

影响因子:3.18

肺腺癌有很强的骨转移发展倾向,尤其是脊柱转移(SM)。长非编码 RNA(lncRNA)在调节癌细胞的几种生物过程中起关键作用。然而,迄今尚未阐明 lncRNA 在 SM 发展中的作用机制。

研究人员利用 ceRNA 芯片对原发性肺腺癌患者、肺腺癌 SM 患者和正常人的脊柱样本进行差异 lncRNA 筛选,发现 LINC00852 和 MAPK 途径与肺腺癌 SM 有关。此外,体内外实验表明 LINC00852 的靶基因 S100A9 对肺腺癌细胞的生长,迁移,侵袭和转移中具有正调节作用。S100A9 能强烈激活 P38 和 REK1 / 2 激酶,并轻微激活 A549 和 SPCA- 1 细胞中 MAPK 途径中 JNK 激酶的磷酸化,促进肺腺癌 SM 的进展和致癌能力。这些研究发现提示在肺癌早期干预 SM 是潜在的治疗新靶点。

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图 9   热图展示 SM 中的 lncRNA 差异表达及富集到 pathway 展示

10. 肝细胞癌淋巴结转移相关 lncRNA 表达谱分析

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发表期刊:Gene

影响因子:2.63

肝细胞癌(HCC)是最常见的肝癌类型,HCC 的发病率和死亡率非常之高,引起了全世界广泛的关注。HCC 患者普遍存在淋巴结转移(LNM),LNM 与 HCC 预后呈负相关,其可能加重病情,缩短 HCC 患者的总生存期。已有研究表明 lncRNA 与癌症转移密切相关,因此,研究人员想要了解 lncRNA 是否与 HCC LNM 相关。

研究人员利用 ceRNA 芯片对 LNM 转移和非转移的 HCC 患者血清进行 lncRNA 和 mRNA 表达检测,共筛选到 234 个 lncRNA 和 58 个 mRNA 在 LNM 转移 HCC 患者体内显著差异表达。对差异表达的 mRNA 进行功能富集分析,结果显示差异基因主要与内质网蛋白加工和焦点黏连相关。对差异 lncRNA 和 mRNA 进行共表达分析,并对共表达网络图中的 mRNA 进行功能富集分析,结果同样显示这些基因与 HCC 淋巴结转移相关。

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图 10 GO 功能相关的 lncRNA 和 mRNA 共表达网络图

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