长链非编码RNA AP000695.2通过上调TEAD1促进肺腺癌恶性进展的机制及分子影像学研究

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目的:肺癌的发病率和死亡率均位居恶性肿瘤前列,而肺腺癌(lung adenocarcinoma,LUAD)占比最高。尽管针对肺腺癌的诊断和治疗取得了长足进步,但总体预后仍不尽如人意。因此,进一步研究肺腺癌进展的机制至关重要且备受关注。TEA结构域转录因子1(TEA domain transcription factor 1,TEAD1)作为Hippo信号通路的关键调节因子,在肺癌的恶性进展中发挥着重要的生物学作用,参与包括细胞增殖、侵袭和迁移等发生发展过程。肿瘤细胞主要倾向于糖酵解途径来产生能量,从而适应营养受限的环境。目前,Hippo信号通路对肺腺癌糖酵解的调控作用亟待探明且具有重要的诊断价值。长链非编码RNA(long non-coding RNAs,lnc RNAs)可参与多种重要的生物学功能,如增殖、凋亡、转移和细胞代谢等。Lnc RNAs和细胞代谢之间的相互作用与癌症的进展密切相关,因此探索这种联系的机制十分重要。AP000695.2为一个尚未经研究验证过的lnc RNA,我们经生物信息学分析结果提示AP000695.2的表达与糖酵解相关基因以及TEAD1的表达存在显著的正相关性,但其在肺腺癌中的具体调控机制尚不明确。本研究旨在探究AP000695.2及靶基因TEAD1在肺腺癌中的表达情况,参与糖酵解、增殖和迁移的调控作用及涉及的分子机制,为抗肿瘤能量代谢治疗提供新的研究靶点。方法:1、纳入79例原发性肺腺癌组织和40例对应癌旁组织的石蜡标本,行免疫组织化学(immunohistochemistry,IHC)染色,分析TEAD1与糖酵解相关蛋白葡萄糖转运蛋白1(glucose transporter 1,GLUT1)、己糖激酶2(hexokinase 2,HK2)、丙酮酸激酶同工酶M2(pyruvate kinase isozymes M2,PKM2)和乳酸脱氢酶A(lactate dehydrogenase A,LDHA)在肺腺癌组织中的相关性。结合氟-18-氟代脱氧葡萄糖(F-18-fluorodeoxyglucose,18F-FDG)正电子发射断层扫描/计算机断层扫描(positron emission tomography/computed tomography,PET/CT)显像图像特征,分析TEAD1表达与显像中能够反映糖酵解的代表性指标,包括最大标准摄取值(maximum standard uptake value,SUVmax)、肿瘤代谢体积(metabolic tumor volume,MTV)、病灶糖酵解总量(total lesion glycolysis,TLG)的相关性,研究肺腺癌中TEAD1表达与糖酵解的关系。分析肺腺癌病灶中TEAD1表达与患者临床特征,包括年龄、性别、淋巴结转移、肿瘤直径、临床分期的关系。随后进一步分析不同组别患者TEAD1表达与各糖酵解指标的相关性。2、利用R语言分析癌症基因组图谱(The Cancer Genome Atlas,TCGA)数据库中LUAD患者的转录组数据和临床信息,预测能够参与LUAD糖酵解的lnc RNA—AP000695.2。q PCR检测AP000695.2在肺癌细胞中的表达并通过FISH实验检测其定位。q PCR实验检测不同葡萄糖环境下AP000695.2的表达变化。分别转染过表达质粒和si RNA改变其表达后,检测它对细胞糖酵解(Western blot实验、18F-FDG摄取实验、乳酸检测实验)、增殖(CCK-8实验、Ed U实验)、迁移(Transwell实验、划痕实验)、活性氧水平和上皮间质转化(epithelial-mesenchymal transition,EMT)进程(Western blot实验)的影响。构建裸鼠移植瘤模型,动态监测移植瘤体积,行18F-FDG micro-PET分子影像学评价,在体验证AP000695.2对移植瘤生长的抑制作用。3、生物信息学分析预测AP000695.2与TEAD1的相关性,并通过Western blot实验验证它们之间的调控作用。双萤光素酶报告基因实验检测TEAD1对GLUT1的调控机制,q PCR和Western blot实验进一步验证。回复实验检测AP000695.2通过TEAD1对细胞糖酵解、增殖、迁移的调控作用。利用生物信息学软件预测能同时靶向AP000695.2和TEAD1的mi R-335-3p。检测改变AP000695.2表达对mi R-335-3p的影响,以及改变mi R-335-3p表达对TEAD1的影响。双萤光素酶报告基因实验验证其调控机制。结果:1、IHC结果提示,肺腺癌组织中TEAD1表达水平与糖酵解指标(GLUT1、HK2、PKM2和LDHA)的表达水平呈显著性正相关关系(r=0.7681、0.6629、0.4249、0.5674,P<0.001),与PET/CT指标(SUVmax、MTV和TLG)呈显著性正相关关系(r=0.2464、0.2542、0.3152,P<0.05)。TEAD1的表达受淋巴结转移、临床分期的影响(P<0.05)。将患者按年龄是否低于60岁、性别、肿瘤直径是否大于30mm、是否存在淋巴结转移和临床分期分组,各组TEAD1表达与GLUT1、HK2、PKM2和LDHA表达均呈显著性正相关。2、生物信息学分析提示AP000695.2在LUAD中表达升高,其高表达与不良预后密切相关,其表达与多种糖酵解相关基因呈显著性正相关关系。AP000695.2在多种肺癌细胞系中表达增高,定位于细胞质和细胞核内。长期葡萄糖剥夺环境中,AP000695.2表达下降,而短期刺激下,则会表达升高。AP000695.2可促进糖酵解及EMT相关指标的表达、FDG摄取和乳酸生成,抑制细胞活性氧水平,提高细胞增殖和迁移能力。在体实验证明下调AP000695.2后,18F-FDG micro-PET显像SUVmax降低,多种糖酵解相关蛋白表达量均降低。3、AP000695.2促进TEAD1表达,TEAD1促进GLUT1表达,双萤光素酶报告基因实验证实TEAD1可促进GLUT1转录。回复实验证实AP000695.2可通过TEAD1促进细胞糖酵解、增殖和迁移。AP000695.2抑制mi R-335-3p表达,mi R-335-3p抑制TEAD1表达,双萤光素酶报告基因实验验证mi R-335-3p与TEAD1和AP000695.2均存在结合位点。结论:1、肺腺癌组织中TEAD1的表达水平与糖酵解关键因子GLUT1、HK2、PKM2、LDHA表达以及PET/CT指标SUVmax、MTV和TLG呈显著性正相关关系。2、Lnc RNA AP000695.2在肺腺癌组织和细胞内表达增高,体内和体外实验证明它可促进细胞的糖酵解、增殖和迁移。3、AP000695.2可通过mi R-335-3p/TEAD1/GLUT1途径促进肺腺癌的增殖、迁移及糖酵解。AP000695.2有望成为抗肿瘤能量代谢治疗的潜在靶点。
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