Abstrakt
Vores tidligere undersøgelser har vist, at genetisk sletning af
MUC2
gen forårsager kolorektal kræft hos mus. Den aktuelle undersøgelse viste endvidere, at på den tidlige fase ( 3 måneder)
MUC2
knockout-mus spontant udviklet kronisk inflammation i tyktarmen og endetarmen, lignende patologiske funktioner som menneskelige colitis; og på det sene stadie ( 3 måneder) musene udviste kolorektal cancer, herunder en unik fænotype af rektal diskusprolaps (rektal alvorlig betændelse og adenocarcinom). Således kan en alder af 3 måneder være det centrale punkt i overgangen fra kronisk inflammation til kræft. For at bestemme mekanismerne i den maligne transformation, vi gennemførte miRNA array på de colon epitelceller fra 3-måneders
MUC2
– /- og
+ /+ mus. MicroRNA profilering viste forskellen udtryk for miRNA (dvs. lavere eller højere udtryk berigelser) i
MUC2
– /- mus. 15 af dem blev valideret ved kvantitativ PCR. Baseret på relevans for cytokin og kræft, 4 miRNA (miR-138, miR-145, miR-146a, og miR-150) var validere og blev fundet signifikant nedreguleret i human colitis og kolorektal cancer væv. Netværket af målene for disse miRNA blev karakteriseret, og interestedly blev miRNA-associerede cytokiner steget betydeligt i
MUC2
– /- mus. Dette er den første til at afsløre betydningen af afvigende ekspression af miRNA i dynamisk transformation af kronisk colitis til colitis-associeret cancer. Disse resultater belyse afsløre mekanismerne i kronisk colitis malign transformation
Henvisning:. Bao Y, Guo Y, Li Z, Fang W, Yang Y, Li X, et al. (2014) microRNA analyse i
MUC2
knockout-mus af Colitis-Associated Cancer Model afslører Epigenetisk Ændringer i løbet af kronisk Colitis malign transformation. PLoS ONE 9 (6): e99132. doi: 10,1371 /journal.pone.0099132
Redaktør: Sergei Grivennikov, Fox Chase Cancer Center, USA
Modtaget: Februar 25, 2014 Accepteret: 11 maj 2014; Udgivet: 18 juni 2014
Copyright: © 2014 Bao et al. Dette er en åben adgang artiklen distribueres under betingelserne i Creative Commons Attribution License, som tillader ubegrænset brug, distribution og reproduktion i ethvert medie, forudsat den oprindelige forfatter og kilde krediteres
Finansiering:. Dette arbejde blev delvist understøttet af den bevilling fra National Natural Science Foundation of China (tilskud # 91.229.115 og 81.272.251), et tilskud til Innovative Team for Videnskab og Teknologi, Institut for Uddannelse, Henan-provinsen, Kina, og Doctor Research Fund (# 100.820 og 505.011) og Startup fonden fra Xinxiang Medical University, Kina. Arbejdet blev også delvist understøttet af de nationale College Student Innovative Projekter af Kina (# 201.310.472.005 til XL, 201.310.472.012 til BX, og 201.310.472.016 til ZL). De finansieringskilder havde ingen rolle i studie design, indsamling og analyse af data, beslutning om at offentliggøre, eller forberedelse af manuskriptet
Konkurrerende interesser:.. Forfatterne har erklæret, at der ikke findes konkurrerende interesser
Introduktion
kolorektal cancer (CRC) er den tredje fælles malign sygdom og den anden førende årsager til kræft-relaterede dødsfald [1]. Tilsvarende som andre maligniteter, genetiske faktorer bidrage meget til CRC-dannelse, men kun omkring 20% af CRC tilfælde kan genetisk tilskrives velkendte historie [2] – [4]. I virkeligheden er de fleste af sporadisk CRC stærkt knyttet til miljøfaktorer, hvorved de oftest mutationer i adenomatøs polyposis coli (APC) tumorsuppressorgen fører til destruktion af Apc /GSK3p /Axin kompleks og aktivering af Wnt /β-catenin pathway [ ,,,0],2], [5], [6] Afvigende aktivering af Wnt /β-catenin vej ikke kun fremmer proliferation af intestinale epitelceller, men også inducerer deres anholdelse, da de bevæger sig mod slutningen af krypten og forhindre kaste eller apoptose af transformerede celler. Den kanoniske “genetisk vej til kolorektal cancer” har været godt studier. De nye mekanismer i kolorektal cancer dannelse af miljømæssige faktorer er associeret med kronisk inflammation, opkaldt colitis-associeret kolorektal cancer (CAC) [7] – [10] Med ændringerne af kost og livsstil i Kina, CRC forekomsten stiger hurtigere end andre cancere i de senere år [11], og ganske mængde CRC tilfælde er forbundet med kronisk inflammatorisk tarmsygdom (IBD). Det er acceptabelt, at CAC indledes med klinisk detekterbar IBD [8], [12], såsom Crohns sygdom (CD) eller ulcerativ colitis (UC). Epidemiologi og kliniske undersøgelser har antydet, at UC øger CAC risiko med op til 18-20%, mens CD med op til 8% efter 30 års aktiv sygdom [13] – [15]. I musemodeller, enkelt injektion af kræftfremkaldende azoxymethan (AOM) fører til flere colon tumorer, kun når kombineret med kronisk colitis induceret af dextran natriumsulfat (DSS), mens når inflammation er fraværende det tager flere injektioner af AOM og længere tid for tumordannelse [16], [17]. Disse kliniske og eksperimentelle observationer tydeligt lokalisere CAC som klassisk betændelse-drevet kræft. Men i modsætning Apc /Wnt /β-catenin pathway, mekanismerne bag colitis-associeret cancer, og især, af colitis malign transformation, er stort set uklar, majorly grund af mangel på en passende model for dynamisk undersøgelse.
intestinale epitel er beskyttet af et lag af mucin, der udskilles af bægerceller mod mekaniske og kemiske skader, potente årsager til inflammation, og den mest rigelige udskilte intestinal mucin kodes af
MUC2
genet [18]. Tidligere undersøgelser har vist, at nedsat antal slimceller og reduceret
MUC2
ekspression er almindeligt observeret i ulcerativ colitis og colorectalt carcinom [19]. Betydningen af
MUC2
i tarm homeostase afspejles af ændringer af celleproliferation, migration og apoptose i mus tarmen ved genetisk sletning af
MUC2
gen [20], og vigtigst,
MUC2
-deficiency mus (
MUC2
– /- mus) spontant udvikle små og store tarm, og rektal, tumorer [20]. Mekanistiske undersøgelser har vist, at tumorigenese er associeret med aktivering af kronisk inflammation, og er ikke forbundet med Wnt /β-catenin signalering [20]. Men betændelse øget intestinal tumorigenese i Apc mutant mus ved at indføre
MUC2
mangel på mus [21], og tab af cyklin afhængige kinase inhibitor p21WAF1 forbedret intestinal tumor dannelse i
MUC2
– /- mus [22], Vores nuværende undersøgelse viste endvidere, at
MUC2
mangel mus spontant udvikle kronisk colitis på deres tidlige alder ( 3 møl), hvis histopatologi svarede til colitis ulcerosa hos patienter. Efter 3 måneder,
MUC2
– /- mus udvikler colon og rektal tumorer. Derfor kan en alder af 3 måneder være nøglen punkt, hvor kronisk colitis udvikler sig til kolorektal cancer, dvs. colitis malign transformation, og
MUC2
mus kunne være en af de bedst konstruerede modeller af colitis-associeret cancer til dynastically studere mekanismen for malign transformation af kronisk colitis
for at afsløre de molekylære mekanismer i colitis malign transformation, vi isoleret colon epitelceller fra
MUC2
-. /- mus og udført miRNA profilering. Vi fandt differentieret udtryk for miRNA på det centrale punkt i malign transformation. Nogle miRNA blev kendetegnet ved menneskelig colitis og kolorektal cancer væv. Interessant, nedreguleret miRNA var i overensstemmelse med de ændringer i mus, og knyttet til stigningerne af cytokiner, tyder de epigenetiske ændringer kan spille kritiske roller i løbet af colitis malign transformation.
Materialer og metoder
Etik Statement:
dyret pleje og brug blev godkendt af Institutional Animal Care og brug Udvalg Xinxiang Medical University og University of Illinois i Chicago, og humane prøver indsamling og brug blev godkendt af Institutional Review Board of Xinxiang Medical Universitet. Alle patienter gav informeret samtykke i skriftlig
MUC2
musemodel og Patologi Karakterisering:.
Som rapporteret tidligere [20] – [22],
MUC2
+/- mus blev tilbagekrydses at generere
MUC2
– /- og
MUC2
+ /+ mus, og 10 mus per gruppe blev fodret med standard gnaverfoder kost i 3 måneder eller 6 måneder. På endepunkterne blev musene aflivet, hele mavetarmkanalen blev åbnet og vasket med kold PBS og fikseret i 10% pufret formalin. Vævene blev indlejret i paraffin, sektioneret og farvet til histopatologisk karakterisering
MUC2
Mouse Colon epithel Cells Collection, mRNA analyse, og miRNA profilering:.
Brug den offentliggjorte protokol af os [23] – [25], mus colon epitelceller blev indsamlet fra 3-måneders alderen
MUC2
+ /+ og
MUC2
– /- mus, henholdsvis. Fire mus fra hver gruppe blev anvendt. De totale RNA’er blev ekstraheret ved anvendelse af Trizol-reagens (Invitrogen, Carlsbad, CA) for cytokin-mRNA analyse og miRNA array analyse. Kvaliteten og mængden af RNA blev bestemt ved anvendelse Bioanalyzer og gelelektroforese. Cytokin mRNA niveauer blev analyseret ved anvendelse q-RT-PCR. De anvendte primere til mus cytokin-analyse blev anført i tabel S1.
miRNA vifte blev udført i Genomisk Facility af University of Chicago (Chicago, Illinois). Affymetrix GeneChip miRNA Arrays version 3.0 blev anvendt til miRNA profil. I korte træk blev 200 ng af total RNA mærket ved anvendelse FlashTag Biotin HSR Labeling Kit ifølge producentens protokol (Affymatrix), og ca. 130 ul af Affymatrix hybridisering cocktail puffer (FS450-002) blev anvendt i ca. 18 timer ifølge protokollen (Affymatrix) . Grupperingen blev derefter scannet ved hjælp Affymatrix GeneChip Scanner 3000. rå data blev behandlet med Expression Console 1.2.0.20, dataværdi blev defineret ved hjælp Log Expression Signal – RMA-DABG. De miRNA med en fold ændring 2,0 eller 0,5 og en t-test værdi 0,01 blev udvalgt som differentielt udtrykte miRNA. Den detaljerede eksperimentelle design, detaljeret protokol og dataanalyse kunne tilgås på Gene Expression Omnibus (GEO) (Access # GSE56577)
Mus miRNA Validering hjælp kvantitativ Reverse Transcription Polymerase Chain Reaction (QRT-PCR):.
Baseret på grader af ændrede miRNA niveauer fra miRNA vifte profil, 6 af de mest opreguleres og 9 af de mest nedreguleret miRNA valideret ved anvendelse QRT-PCR. De revers transkription (RT) primere og forward primere og prober anvendt til miRNA validering blev anført i tabel S2. Den universelle Taqman probe og universel revers primer for QRT-PCR blev erhvervet fra Integrated DNA Technologies (IDT) (tabel S2).
Totalt RNA fra muse colon epitel blev polyadenyleret med Poly (A) Polymerase Tailing Kit (Epicentre ). Kort fortalt, 10 pi reaktion herunder 1 ug RNA, 1 pi 10x reaktionsbuffer, 1 pi 10 mM ATP og 1 enhed af Poly (A) polymerase blev inkuberet ved 37 ° C i 30 minutter efterfulgt af enzym inaktivering ved 65 ° C i 5 minutter og derefter sat på is. Efter polyadenylering, blev revers transkription udført i et 10 pi reaktion indeholdende 1 pi polyadenylation reaktionsproduktet, 1 pi 0,5 uM RT-primer, 0,5 pi 10 mM dNTP, 1 pi AMV 10x reaktionsbuffer og 50 enheder AMV High ydeevne revers transkriptase (Promega, Madison, WI). Reaktionen blev inkuberet ved 42 ° C i 60 min, og derefter afsluttes ved opvarmning ved 70 ° C i 10 min. RT-produkter blev amplificeret og detekteret ved anvendelse af et S-Poly (T) -metoden, som rapporteret af os [26]. En 20 pi PCR-reaktion indeholder 2 pi RT produkter (4-fold fortynding), 10 pi 2x GoTaq® Hot Start Farveløs Master Mix (Promega, Madison, WI), 0,2 uM fremadrettet primer, 0,2 uM universal reverse primer og 0,25 uM universal Taqman probe. PCR-reaktionen blev udført ved 95 ° C i 30 s, efterfulgt af 40 cykler ved 95 ° C i 10 s og 60 ° C i 30 s. De QRT-PCR-resultater blev analyseret som beskrevet af os [27] – [29]. Den snoRNA202 blev anvendt som intern kontrol
Menneskelige kollektionsprøver:.
Seksten paires af humane tyk- og endetarmskræft væv, colitis væv, og deres tilstødende normal colon mucosa, blev indsamlet fra november 2012 til oktober 2013, fra First Affiliated Hospital og adjungeret Xinxiang Centralsygehus, Xinxiang Medical University. Del af prøverne blev klikket ind flydende nitrogen og derefter opbevaret ved -80 ° C i RNA-ekstraktion og for QRT-PCR-analyse. Alle patienter gav informeret samtykke skriftligt. Indsamling og brug prøve blev godkendt af Institutional Review Board of Xinxiang Medical University.
RNA ekstraktion og QRT-PCR for mRNA analyse for humane prøver var ens, som beskrevet ovenfor for analysen i muse colon epitelceller. De primere og prober anvendt til miRNA-analyse var opført Tabel S2. . SNORD 44 blev anvendt som intern kontrol
miRNA Mål Identifikation, biologiske funktioner Kategorisering og Netværk Analyse:
At identificere målene i miRNA, vi brugte online software – David (http: //david.abcc.ncifcrf.gov/) og en forudsagt liste af bevarede miRNA målgener opnået fra Targetscan (https://www.targetscan.org/), starbase (https://starbase.sysu.edu.cn/) , Tarbase (https://microrna.gr/tarbase/), og miRBase (https://mirbase.org/index.shtml). De biologiske funktioner af miRNA blev kategoriseret af Gene Oncology (GO). Potente mål netværk og signalering blev foreslået at bruge Kegg (https://www.kegg.jp) og Ensembl (https://www.ensembl.org) webværktøjer.
Resultater
Histopatologi af
MUC2
Mouse Model of Colitis-associeret Kræft:
Tidligere arbejde har vist, at målrettet gen knockout af
MUC2
gen forårsaget tumor dannelse i hele mave-tarmkanalen, herunder duodenum, tyktarm og endetarm [20], og de
MUC2
– /- mus er modtagelige for DSS-inducerede inflammatoriske skål sygdomme [30]. I denne undersøgelse fandt vi, at efter 3 måneder eller tidligere,
MUC2
– /- mus spontant udviklet kronisk inflammation i tyktarmen og endetarmen, ledsager med et par tumorer i disse steder (figur 1). Som vist i figur 1A, colon mucosa manglede af slimceller og udviste funktionerne i ulcerøs colitis, såsom overfladisk erosion og intensive infiltrationer af inflammatoriske celler i hele mucosa, submucosa og endda muskel lag af tyktarmen, som var ens som observeret i human ulcerøs colitis. Den kroniske colitis blev ledsaget af en adenom. I en alder af 6 måneder,
MUC2
– /- mus udviklede tumorer tyktarm og endetarm, som rapporteret [20], men alvorlig betændelse var stadig observeret i intra-tumorer og ekstra-tumorer (figur 1B). En unik fænotype var, at
MUC2
– /- mus udviklede rektal prolapses (figur 1C), som aldrig tidligere er blevet rapporteret. Histopatologisk, prolaps var adenocarcinom med alvorlig betændelse på rectums (figur 1D), der udviser overfladisk erosion, inflammatoriske celler infiltration og cancercelleinvasion. Desuden blev sværhedsgraden af inflammatorisk celleinfiltration associeret med sværhedsgraden af rektal Prolase, men var ikke forbundet med cancercelleinvasion og differentiering i rectum (data ikke vist).
A, colitis og et adenom i mus kolon i en alder af 3 måneder. Grå pile pegede alvorlig infiltration af inflammatoriske celler, hvid pil pegede en adenom. B, colon adenocarcinom med inflammatorisk celle infiltration i en alder af 6 måneder. C, rektal prolapsed ved 6 måneder. . D, Histopatologi af rektal prolaps, viser kræft celle invasion og alvorlig betændelse i endetarmen (alderen 6 måneder)
miRNA profilering Revealed Differential ekspression af miRNA i
MUC2
– /-
Mus
Nylige undersøgelser har antydet de vigtige roller miRNA i carcinogenese. For at undersøge om afvigende ekspression af miRNA er involveret i colitis malign transformation, vi isolerede de colon epitelceller fra 3 måneder gamle mus (4
MUC2
– /- mus og 4
MUC2
+ /+ mus) og udført miRNA profilering. Det er kendt, at interaktionen mellem stromale og epiteliale celler spiller vigtig rolle som drivkraft colitis-associerede kolorektal cancer (CAC).
MUC2
blev overudtrykt i colon epitelceller, og genetisk defekt af dette gen er tilstrækkelig til at forårsage colitis og kolorektal cancer, udøver betydningen af
MUC2
i udviklingen af colitis og CAC. For at bestemme rollerne for afvigende udtrykte miRNA resulterede fra
MUC2
fravær i initiering colitis og lette kolorektal cancer transformation, vi brugte colon epitelceller i stedet for stromale celler eller hele tyktarmen væv til miRNA array. MiRNA profilering analyse viste differentierede niveauer af miRNA, blandt dem 20 miRNA signifikant nedreguleret og 71 miRNA var signifikant opreguleres (tabel 1) i
MUC2
– /- mus, i sammenligning med
MUC2
+ /+ mus (skift fold 2 eller 0,5; T 0,01, p-værdi 0,05, q værdi 0,05). Som vist i tabel S3 og tabel S4, har de fleste af de miRNA blevet rapporteret at regulere deres mål og spille kritiske roller i kræft initiering, progression og metastase, i forskellige væv og celler. Mens biologiske funktioner nogle miRNA er ikke klare og garanterer yderligere undersøgelse
Mus miRNA Validering af QRT-PCR:.
For at vurdere nøjagtigheden af den profilerede miRNA ændring i mus colon epitelceller, valgte vi 15 mest relevante miRNA til validering ved hjælp QRT-PCR. De 6 opreguleres miRNA (MMU-miR-5132-5p, mmu-miR-3104-5p, mmu-miR-669c-5p, MMU-miR-705, MMU-miR-760-3p, mmu-miR-1962) og de 9 nedreguleret miRNA (MMU-miR-146a, MMU-miR-138, MMU-miR-5123, MMU-miR-196b, MMU-miR-5099, MMU-mir-150, MMU-miR-145, MMU-miR -27a, MMU-miR-23a) valgt til validering var også baseret på deres målgener forudsagte, hvis funktioner er godt relevante for inflammation og cancer. Som vist i figur 2, er ændringerne af miRNA analyseret ved QRT-PCR var i overensstemmelse med ændringerne profilerede af miRNA array analyse.
Fire mus i en alder af 3 måneder fra hver genotype gruppe blev aflivet, og colon-epitelceller var isoleret til RNA-ekstraktion og QRT-PCR-analyse. Søjlerne stod for Mean +/- SD.
afvigende ekspression af miRNA i Human Colitis, Colorectal Tumor og tilstødende normale slimhinde
For at bestemme, om de afvigende udtrykte miRNA har klinisk betydning, vi valgte 4 miRNA til analyse i humane kolorektal cancer og colitis væv. Som vist i figur 3, i den samlede, ekspressionsniveauet af MIR-138, MIR-145, MIR-146a og MIR-150 blev nedreguleret ved ca. 3,37, 3,39, 2,56 og 4,99 gange i kolorektale cancere end i matchede tilstødende normale slimhinde (
s
0,0001). Blandt dem, udviste alle de 16 kolorektale cancere nedreguleret MIR-138 og MIR-150 niveauer (figur 3A og 3D), og 15 ud af de 16 kolorektale cancere viste lavere MIR-145 og MIR-146a ekspressionsniveauer end normal kontrol (figur 3B og 3C). Kun en patient (prøve 6) viste opregulering af MIR-145, men opregulering var ikke signifikant (figur 3B, p 0,05). Interessant nok blev nedreguleringen af disse miRNA også observeret i humane kroniske colitis væv (figur 4, P 0,0001, sammenlignet med den normale slimhinde). Selvom observationerne blev indhentet fra små mellemstore prøver, tendenserne i væsentlig nedregulering af miRNA (MIR-138, 145, 146a og MIR-150) foreslog kraftigt deres kliniske betydning kobling til kronisk colitis og colitis-associeret kolorektal cancer, indirekte angiver deres potentielle biologiske funktioner inddrage i colitis malign transformation. Faktisk er de funktioner af disse miRNA på tumor undertrykkelse er under efterforskning ved hjælp manipuleret cellekultursystem
in vitro
og tumor-bærende nøgne mus
in vivo
.
A , miR-138 var signifikant nedreguleret i tarmkræft. B, miR-145 var signifikant nedreguleret i tarmkræft. C, miR-146a var signifikant nedreguleret i tarmkræft. D, miR-150 var signifikant nedreguleret i tarmkræft. Hver kolonne stod for en patient, alt 16 patienter. Den Samlet stod for gennemsnittet af miRNA i alle patienter. (***
s
0,0001 sammenlignet med tilstødende normal slimhinde).
A, miR-138 var signifikant nedreguleret i colitis. B, MIR-145 blev signifikant nedreguleret i colitis. C, MIR-146a blev signifikant nedreguleret i colitis. D, MIR-150 blev signifikant nedreguleret i colitis. Hver kolonne stod for en patient, ialt 6 patienter. Den Samlet stod for gennemsnittet af miRNA i alle patienter. (***
s
0,0001 sammenlignet med tilstødende normal slimhinde)
miRNA Target Network Karakterisering:.
Da de ændrede miRNA havde stor betydning i
MUC2
– /- mus og menneskelige colitis malign transformation, og den valgte miRNA viste nedregulering i colitis og kolorektal kræft, vi næste belyst, om der var nogen fælles mål for disse miRNA. Desværre blev ingen fælles inflammation- og cancer-associerede mål for alle de 4 miRNA (miR-138, 145, 146a og miR-150) identificeret ved hjælp af miRNA target forudsigelsesværktøjer. Men vi finde nogle fælles mål for enhver 3 eller 2 af de 4 miRNA. Som vist i figur 5 og tabel 2, var der 21, 13 og 25 fælles mål mellem MIR-138 og MIR-145, MIR-146a og MIR-150, henholdsvis; der var 16 og 15 fælles mellem miR-145 og miR-146a og miR-150, henholdsvis; og der var 7 fælles mål mellem miR-146a og miR-150. Venligst bemærkes, at CCT3 og PAPPA var de fælles mål for miR-138, miR-146a og miR-150, og ZHX2 var det fælles mål for miR-138, miR-145 og miR-150. Interessant er de fleste af disse mål er onkogener. GO sigt anmærkning viste, at alle de mål er involveret i cellulær fysiologisk proces og metabolisme, og regulering af cellulær proces og regulering af fysiologisk proces er de mest markant beriget GO vilkår. Således kan enhver dysregulering af disse miRNA og deres mål være tilstrækkelig til at forårsage initiering af inflammation og kronisk inflammation malign transformation, undersøgelser af eventuelle fælles mål for to eller flere miRNA i carcinogenese er mere væsentlig end mål for en enkelt miRNA.
Cytokiner i
MUC2
– /-
mus Colon epitelceller var opreguleret:
for at validere nøjagtigheden af analysen af miRNA og deres tilknytning til cytokin mRNA, er den senere ofte ses i colitis-associeret cancer, fastlægge vi ændringerne af cytokin i mus kolon. Som vist i figur 6, sammenlignet med
MUC2
+ /+ mus,
MUC2
– /- mus udviste signifikant opregulering af cytokiner (f.eks IL-6, COX2, TNF-a og IL-1β, etc) i colon epitelceller fra normalt udseende colon mucosa (p. 0,01)
i forhold til
MUC2
+ /+ mus,
MUC2
– /- mus viste signifikant opregulering af cytokiner (** p 0,01, sammenlignet med
MUC2
+ /+ mus). Fire mus i en alder af 3 måneder fra hver genotype gruppe blev aflivet, og colon-epitelceller blev isoleret til RNA-ekstraktion og QRT-PCR-analyse. Søjlerne stod for Mean +/- SD.
Diskussion
Den aktuelle undersøgelse yderligere kendetegnet en colitis-associeret kolorektal cancer (CAC) model af
MUC2
– /- mus, der giver direkte beviser for, at kronisk inflammation i tyktarmen og endetarmen kunne malignt forvandlet, og afdække potente mekanismer, der var at afvigende miRNA udtryk i colon epitelceller var involveret i, og kunne spille kritiske roller under malign transformation af kronisk colitis ved at gribe målgener.
Talrige evidensbaserede undersøgelser har vist, at kronisk colitis er en af de vigtige årsager til kolorektal cancer, men de underliggende mekanismer er ikke klart, en af de vigtigste årsager er manglende spontan colitis og colitis-associeret kolorektal cancer model. Øjeblikket, en række gensplejsede dyremodeller er tilgængelige og er meget nyttige for bedre forståelse af de molekylære mekanismer bag patogenesen af CAC [31], men patologiske træk ved disse modeller er ikke blevet dynamisk karakteriseret. Den foreliggende undersøgelse karakteriseret
MUC2
musemodel.
MUC2
– /- mus spontant udvikler kronisk betændelse i tyktarm og endetarm på et tidligt tidspunkt ( 3 måneder), og efter 3 måneder, den kroniske betændelse fremskridt kolorektal cancer. Vigtigst, patologiske træk ved kronisk inflammation i tyktarmen og rektum var ens som human ulcerøs colitis, og de udtrykkes afvigende miRNA involveret i
MUC2
– /- mus colitis malign transformation blev observeret i human colitis og kolorektal cancer væv. En anden unik funktion var de rektale prolapses – endetarmskræft med alvorlig betændelse. Derfor
MUC2
– /- mus kunne være et passende gnaver model af CAC, og kan anvendes som en af de bedste redskaber til at belyse årsagen til CAC og de underliggende molekylære mekanismer.
MUC2
– /-. Mus kunne også bruges som en musemodel for chemoprevention og terapi for colitis-associeret kolorektal cancer
miRNA har 19-22 nukleotider, er en roman klasse af små ikke-kodende RNA, der undertrykker oversættelse og stabiliteten af messenger RNA (mRNA’er) ved binding til target mRNA ‘3’-uoversatte regioner (3′-UTR) [32], miRNA har vigtige biologiske og pathophysical funktioner inddrage i udviklingen, celleproliferation, differentiering, apoptose, inflammation og stressrespons [33] – [35]. Stigende beviser har foreslået, at miRNA er nedreguleret eller opreguleret i kræft, som tumor undertrykkere eller onkogener [33], [35], [36], hvor miRNA spiller kritiske roller i tumorigenese, differentiering, progression (fx migration, invasion, angiogenese, og metastase) [35] – [37], hovedsagelig ved at interferere med ekspressionen af målgener. Ved hjælp af en miRNA array, har vi profileret differentieret udtryk for miRNA i colon epitelceller fra
MUC2
– /- mus og disse miRNA enten opreguleres som onkogener eller nedreguleres som tumorsuppressorer ved at målrette generne på de kategorier af stofskiftet, cellecyklus, differentiering, celledød, DNA-replikation, homeostase, signaltransduktion, respons på stimulering, og inflammation, osv Blandt de markant ændrede miRNA, de nedreguleret miRNA, mir-138, 145, 146a og 150 blev valideret i både mus og humane væv, især i human colitis og kolorektal cancer væv, hvilket tyder undertrykke roller miR-138, 145, 146a og 150 i colitis ondartet overgang via interagere med cytokiner og inflammatoriske faktorer.
Tidligere undersøgelser har vist tumor suppressor roller miR-138 i cancer biologi. MIR-138 inhiberede væksten af cancerceller og tumorigenese i ikke-småcellet lungekræft og nasopharyngeal kræft ved at målrette 3-phosphoinositid-afhængig proteinkinase-1 (PDK1) og CCND1 [38] – [40]. I tyktarms- og ovariecancer, miR-138 undertrykt kræft celle migration og metastase gennem forstyrret TWIST2, SOX4 og HIF1-a [39], [41]. De fleste nyere undersøgelser rapporteret, at nedreguleret MIR-138 vedvarende inflammatoriske faktor NF-KB-aktivering og fremmes esophageal cancer progression [42], og at MIR-138 respons på proinflammatoriske cytokiner afhænger stabilisering af HIF1-α i primære humane mikrovaskulære endotelceller [43]. MIR-145 er også et tumorsuppressorgen. miR145 kunne målrette Sox9 /ADAM17 akse og hæmme tumor-initierende celler og IL-6-medierede parakrine virkninger i hoved- og halscancer [44]. Desuden microRNA-145 fremkalder apoptose med induktion af tumornekrosefaktor-relateret apoptoseinducerende ligand (TRAIL) ekspression, målrettede onkogene socs7 og reguleret interferon-β induktion gennem STAT3 nuklear translokation i blære cancerceller [45]. Nylige undersøgelser har rapporteret, at TRAIL undertrykker chemokin (CXC-motivet) receptor 4 (CXCR4) -medieret human brystcancer cellemigration ved opregulering MIR-146a ekspression gennem NF-KB signalering [46], og at MIR-146 regulerer epigenetisk regulator UHRF1 og modulerer gastrisk cancer invasion og metastase [47], der viser de vigtigste roller mIR-146 til inhibering cancermetastase ved at gribe kemokin og epigenetisk regulator. Med hensyn til miR-150, har en hel del rapporter vist sin tumor hæmmende funktion [48] – [51]. Mens at miR-150 interagerer med cytokiner i lymfocyt differentiering og i inflammation er blevet undersøgt. For eksempel, i cytotoksiske T-lymfocytter (CTL), IL-2R og inflammatoriske signaler virker gennem Dicer og miRNA at kontrollere cytolytiske program og CTL differentiering, hvori MIR-139 og MIR-150 er nedreguleres ved inflammation i CTL’er, og miR- 150 regulerer ekspressionen af IL-2-receptor α-kæde (CD25) [52]. Desuden er IFN-γ, steget betydeligt i de MIR-150 knockout-mus [53]. Tilbage til vores resultater, der var, cytokiner blev signifikant forøget (figur 6) og miR-138, 145, 146a og miR-150 blev signifikant reduceret i
MUC2
– /- mus tyktarm og menneskelige colitis og kolorektal cancer, inkorporerer med de offentliggjorte observationer, kraftigt støtte vores hypotese, at cytokin-associerede miRNA, miR-138, 145, 146a og miR-150, spiller en vigtig rolle i kronisk colitis malign transformation gennem forstyrre cytokiner og inflammatoriske faktorer. Imidlertid ligner da ændringerne af cytokiner som følge af colitis hos mus colon, ændringerne af miRNA kunne også være en konsekvens kronisk colitis og CAC i human colon væv. Det kunne være muligt, men de foreløbige data fra vores igangværende funktionelle undersøgelser under anvendelse af manipulerede cellekultursystemer og i nøgne musemodel vivo har vist individuelle eller synergistical potentiale for disse miRNA (Bao og Yang, upublicerede data), hvilket bekræfter tumor undertrykke funktioner af disse miRNA . Desuden potente ressourcerne i de ændrede miRNA i human colitis og CRC væv er ikke klart, og har brug for yderligere undersøgelser, de restults genereret fra som kunne klarlægge funktionerne forårsage eller virkning af disse miRNA i udviklingen af colitis og tyktarmskræft.
Leave a Reply
Du skal være logget ind for at skrive en kommentar.