lncRNA-LOC646471通过上调NF-κB信号活性激活骨髓中休眠前列腺癌细胞的机制研究

Bone metastasis is the main cause of death in prostate cancer (PCa) patients. Our previous study found that PCa cells were induced into dormant state by osteoblast niche after implanted in bone microenvironment【J Exp Med, IF=10.79】. These dormant PCa cells can be reactivated to form bone metastases when the condition is appropriate, which is the key for the recurrence of PCa bone metastasis. However, the underlying mechanism remains not clarified yet. Through transcriptomic sequencing, we found that long noncodng RNA LOC646471 is highly expressed in reactivation PCa cells compared with dormant PCa cells. As a protein scaffold, LOC646471 induced osteoclastogenesis and angiogenesis via IκBα phosphorylation-mediated activation of NF-κB signaling, which finally promoted the development of PCa bone metastasis. Based on the previous research foundations, we hypothesize that LOC646471 the development of PCa bone metastasis by reactivating dormant PCa cells in the bone microenvironment via activating NF-κB signaling. We will utilize in vitro and in vivo experiments, including tracking PCa cells in vivo, protein phosphorylation modified mass spectrometry and so on, to clarify biological functions and molecular mechanism of LOC646471 in reactivation of dormant PCa cells, and to elucidate the correlation between LOC646471 and PCa bone metastasis through clinical studies. Collectively, these results will provide the novel potential therapeutic target for PCa bone metastasis.

骨转移是导致前列腺癌（PCa）患者死亡的首要原因。我们前期研究发现，PCa细胞定植于骨微环境后，在成骨细胞壁龛调控下进入休眠【J Exp Med, IF=10.79】。休眠的PCa细胞在适宜条件下会重新激活形成骨转移瘤，这是骨转移发生的关键，但其机制未明。我们通过转录组学分析发现，lncRNA LOC646471在休眠后重激活的PCa细胞中显著高表达，且其作为分子支架可上调NF-κB信号活性，诱导破骨细胞分化及血管新生，并促进骨转移瘤的形成。据此，我们假设：LOC646471通过增强NF-κB信号，激活骨微环境中休眠的PCa细胞，最终导致PCa骨转移。本研究拟采用PCa细胞体内追踪技术、蛋白磷酸化修饰质谱分析等体内外实验，揭示LOC646471在激活休眠PCa细胞中的功能及分子机制，并通过临床研究明确LOC646471与PCa骨转移的相关性。研究结果将为治疗PCa骨转移提供潜在的新靶点。

骨转移是导致前列腺癌（PCa）患者死亡的首要原因。尽管近年来在PCa的治疗领域取得了显著的进展，但针对PCa骨转移，仍然缺乏有效的防治策略。长链非编码RNA（lncRNA）由于其显著的组织特异性和细胞特异性，同时更容易被小分子靶向，成为了肿瘤治疗的理想靶点。然而，lncRNA在PCa骨转移中所扮演的角色及发挥作用的分子机制尚不明确。我们前期研究发现，PCa细胞播散进入骨微环境后，会进入休眠，而lncRNA在休眠PCa细胞的重激活激活过程中发挥重要作用。本项目在前期研究的基础上，细胞生物学、分子生物学、免疫学以及动物实验等技术，发现：（1）lncRNA PCAT家族成员PCAT6通过稳定IGF1R的表达，通过PI3K/AKT和NF‐κB信号通路，激活了骨微环境中休眠的PCa细胞，最终促进PCa骨转移瘤的发生。进一步研究发现，PCAT6 mRNA的m6A甲基化修饰是PCAT6在PCa中表达上调的关键；（2）lncRNA PCAT家族的另一名成员 PCAT7与TGF-β信号通路形成正反馈调节，促进PCa骨转移的发生；（3）基因TMPO-AS1的长转录本TMPO-AS1L发挥分子支架作用，促进CSNK2A1与DDX3X的结合，随后激活Wnt/β-catenin信号通路，通过多层面生物学功能促进PCa骨转移的发生。进一步研究发现，GTF2F2介导的转录延长是TMPO-AS1L在PCa表达上调的重要机制。.在本项目的资助下，课题组围绕PCa骨转移的分子机制继续展开的研究还发现：转录因子BHLHE22在伴有骨转移的PCa组织中高表达，进一步的机制研究发现，BHLHE22转录激活了CSF2，诱导骨髓来源的抑制性细胞(MDSCs)的向PCa细胞迁移和聚集，从而形成了骨的免疫抑制微环境，进而促进PCa骨转移的发生。更重要的是，靶向BHLHE22的分子抑制剂，能够促进肿瘤免疫检查点疗法（ICT），有效抑制骨转移的发生。.综上所述，我们研究结果揭示了lncRNA在PCa骨转移中的作用和机制，尤其是在播散进入骨微环境休眠的PCa细胞重新激活中所起的作用及机制。这为将lncRNA作为预防和治疗PCa骨转移的新分子标记物和靶点提供了理论基础与科学依据。