LncRNA调控乳腺癌干细胞（BCSC）能量代谢促进BCSC富集与干性维持的作用及分子机制研究

Tumor recurrence is the major cause of death for patients with tumor. Cancer stem cells (CSC) play a critical role on tumor metastasis, drug resistance and recurrence. Our previous studies indicated that aberrant LncRNAs are in breast CSC (BCSC). Three new LncRNAs identified using bioinformation assay have been experimentally proved to involve in energy metabolism and stemness maintenance of BCSC. Interfering one of LncRNAs led to energy metabolism changes and decreased stemness of BCSC. Thus, it raises an interesting question that these novel LncRNAs may play roles in EMR of BCSC, and strengthen generation and stemness maintenance of BCSC. To further verify this hypotheses, we try to study the mechanism of these LncRNAs regulating glucolysis, OXPHOS activity, stemness maintenance, and drug resistance of BCSC using bioinformatics, siRNA, RIP-Seq, and LC-MS/MS to unveil their down-stream targets, interacting proteins and downstream signaling pathway. The results of the study will have essential scientific and clinical value for understanding the EMR, characteristics and differentiation of BCSC, and its drug resistance.

肿瘤复发是患者死亡主因，肿瘤干细胞（CSC）是导致肿瘤转移、耐药、复发的根本。前期采用芯片、蛋白组学技术发现乳腺癌CSC(BCSC)存在能量代谢和干性相关的LncRNA、蛋白异常，生物信息分析揭示3个新LncRNA与BCSC能量代谢、干性维持密切。干预其中一个LncRNA表达，改变BCSC代谢与干性特征，增强药物敏感性。故推测这些LncRNA通过调控BCSC能量代谢转变，对BCSC富集、干性维持和耐药发挥重要作用。该申请项目拟进一步采用siRNA干扰、RIP-Seq、LC-MS/MS等手段，研究这些LncRNA对BCSC糖酵解、OXPHOS活性，mammospheres形成及药物耐受变化；寻找LncRNA通过靶基因、或互作蛋白，影响下游相关信号途径，调控BCSC能量代谢、CSC干性维持的潜在分子机制。研究结果对深入了解BCSC的能量代谢变化与干性维持、药物耐受，具重要理论与临床价值。

经过4年努力，课题组全体人员，尤其是一线研究生的卓著努力，尽管在2020年遭遇突发性新冠病毒，我们仍圆满完成了本课题研究，取得了丰硕的成果。主要成果总结如下：1. 在乳腺肿瘤干细胞（BCSC）中发现数个与BCSC干性生物特征密切及干性维持相关的新的长链非编码RNA（LncRNA）,其中lnc030、lnc408、lncROPM在BCSC中异常高表达最为明显，且参与脂质代谢。lnc030、lnc408、lncROPM高表达与乳腺肿瘤临床特性，如肿瘤分级、分型、进展和预后明显正相关。2.揭示异常高表达的Lnc030通过与poly(rC) binding protein 2结合，稳定squalene epoxidase (SQLE) mRNA，导致胆固醇合成增加，从而激活下游PI3K/AKT信号，对BCSC干性特征和干性维持起重要作用。该研究首次阐述与乳腺癌脂质代谢、激素合成密切的胆固醇代谢，参与BCSC生物过程，提示靶向lnc030-SQLE信号相关的固醇类合成，有望成为乳腺肿瘤治疗的新靶点。3.揭示lncRNA 408（lnc408）是一个与乳腺癌细胞EMT化特异相关的lncRNA。Lnc408通过ceRNA机制与miR-654-5p特异竞争，上调LIMK1的表达，促进乳腺肿瘤转移。4. 揭示lnc408还具有BCSC干性维持、癌干细胞更新的多重作用。lnc408可募集转录因子SP3到CBY1启动子特异结合位点，下调CBY1表达，破坏CBY1/14-3-3/β-catenin复合物的形成，使得β-catenin停留在细胞核，促进与CSC干性维持相关的CD44, SOX2, Nanog, Klf-4 和 c-Myc表达，参与BCSC干性特征维持。5. 揭示与乳腺癌干细胞特异相关的lncROPM，通过调控磷脂代谢形成花生四烯酸，特异活化PI3K/AKT信号，在BCSC干性维持中发挥重要作用。靶向lncROPM及其下游信号，可有效地去除BCSC，提高乳腺肿瘤对doxorubicin, cisplatin or tamoxifen的化疗敏感性。.本项目发表/已接受的SCI论文3篇（IF值为15.84、7.98、6.304）；正在修稿的SCI论文1篇，正在撰写的SCI论文1篇。申请国家发明专利1项，正在撰写的国家发明专利1项。已培养博士研究生3名、硕士研究生4名。