技术专栏︱10篇ceRNA文章带你畅游非编码RNA研究
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
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。
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。
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
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。
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
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。
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
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。
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
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。
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
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。
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
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。
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
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。
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
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。
图10 GO功能相关的lncRNA和mRNA共表达网络图
END
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