力学微环境下LncRNA NEAT1调控肝癌细胞增殖和上皮间质转化过程的机制研究

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细胞外基质(ECM)来源的机械信号刺激通过机械转导信号通路调节多种细胞表型和分子过程。基质硬度的增加会改变细胞表型并促进血管生成、上皮间质转化(EMT)和肿瘤转移等,从而使肿瘤的恶性转化更加严重。研究表明增强的肝组织基质硬度在肝癌的肿瘤发生和恶性发展中起着至关重要的作用,并且与较差的生存率相关,且肝癌的发生往往伴随着肝硬化的发生而发生。然而,肝癌细胞如何感知ECM硬度的变化以及潜在的分子机制在很大程度上是未知的,细胞外基质的硬度对肝癌恶性发展的影响还需要进一步的探究。因此,本文旨在研究在肝癌细胞中基质硬度的改变对lncRNA NEAT1表达的影响以及探究lncRNA NEAT1响应力学刺激后对肝癌细胞增殖以及恶性发展的潜在分子机制。主要的实验结果与结论如下:(1)在本文研究中,我们通过构建了不同基底硬度的3D拓扑微柱结构来模拟细胞外基质硬度的改变。将肝母细胞瘤来源的肝癌HepG2细胞接种在不同基底硬度的3D拓扑微柱上,发现较硬的基底显著性地增强了肝癌恶性细胞表型并促进了HepG2细胞中G1/S转变和增殖。同时,我们还发现较硬的基底能增强lncRNA NEAT1的表达,说明lncRNA NEAT1是一个力学相关的lncRNA。(2)较硬的基底上调HepG2细胞中EMT标志物N-Cadherin和VIM的表达,同时上调转录因子ZEB1、Snail1和SLUG的表达,抑制E-Cadherin的表达,进而促进EMT表型。进一步的研究发现更高的基质硬度会抑制β-catenin的磷酸化水平并增加β-catenin的核转位,有助于激活Wnt/β-catenin通路和促进Wnt/β-catenin通路下游靶基因RUNX2,HIF-1α、VEGFA、c-myc和cyclin D1的表达。(3)lncRNA NEAT1沉默后会促进HepG2细胞中β-catenin磷酸化水平的表达,抑制Wnt/β-catenin通路的激活,下调Wnt/β-catenin通路下游靶基因的表达。研究还发现,阻断lncRNA NEAT1的表达会上调E-cadherin的表达和抑制转录因子ZEB1的表达,从而抑制肝癌EMT过程。以上结果说明基底硬度可调节肝癌HepG2细胞转移相关的因子RUNX2和CD44,血管生成相关的因子HIF-1α和VEGFA和增殖相关分子c-myc和cyclin D1的表达和影响EMT过程,从而促进肝癌HepG2细胞的恶性进展。(4)RNA结合蛋白YB-1可以与lncRNA NEAT1相互作用,沉默YB-1会影响下游AKT、ERK和E-cadherin的表达。YB-1的表达部分恢复沉默lncRNA NEAT1引起的ZEB1和Snail1的表达下调和E-cadherin的表达上调。(5)动物体内实验表明沉默lncRNA NEAT1的表达可以减缓肿瘤的生长,降低肿瘤的体积和重量,免疫组化表明沉默lncRNA NEAT1会抑制β-catenin通路的激活。因此,我们的研究结果提供证据表明,基质硬度来源的机械信号在肝癌肿瘤微环境中通过lncRNA NEAT1/Wnt/β-catenin机械转导通路来调节细胞增殖和EMT过程,从而影响肝癌的恶性发展。该实验研究结果对于肝癌的临床治疗有着重要的意义并提供了一定的理论支撑和可行方案,表明lncRNA NEAT1可以作为一个潜在的治疗靶点。
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