基于CRISPR/Cas9定点编辑技术研究胰腺癌易感基因LINC00673遗传变异的生物学功能

Pancreatic cancer (PC) has the worst survival rate among any human cancer and there are no effective markers for screening and early diagnosis. Here, we report a large intergenic non-coding RNA LINC00673 by using genome-wide association analysis and functional characterization, as a potential tumor suppressor whose germline variation rs11655237 was associated with pancreatic cancer risk in Chinese population. LINC00673 is able to interact with SHP2, and then provoke SHP2 degradation through ubiquitination, which causes diminished SRC/ERK oncogenic signaling and enhanced activation of STAT1-dependent antitumor response. rs11655237G to A change in the LINC00673 exon creates a target site for miRNA-1231 binding, which diminishes the effect of LINC00673 in an allele-specific manner and thus confers susceptibility to tumorigenesis. Based on the aforementioned results, we propose that CRISPR/Cas9 genomic editing tools could be used to alter the SNP genotype from G to A (or vice-versa) to demonstrate that this SNP influences regulation of endogenous LINC00673 by endogenous miR-1231. Furthermore, cells carrying the risk allele should have a more aggressive phenotype in vitro and in vivo and show the expected effects on SHP2 levels and downstream signaling. Having these interesting and promising results, this project will further investigate and elucidate the underlying mechanism of the effect of LINC00673 variation on pancreatic cancer. The findings of this project will be of significance for prevention and target therapy of pancreatic cancer.

我们通过全基因组关联研究鉴定出一个新的胰腺癌易感基因LINC00673，位于其第四个外显子区的rs11655237G>A变异是最重要的易感信号。前期细胞外源性实验结果表明，rs11655237A可与miRNA-1231结合并降低抑癌基因LINC00673的表达，从而抑制SHP2泛素化途径降解及其下游STAT1依赖性抗癌反应通路的活化，激活SRC/ERK致癌信号通路，导致胰腺癌易感。然而，这些研究结果尚缺乏细胞内源性的有力证据。本项目拟利用CRISPR/Cas9基因定点编辑技术研究遗传变异的生物学功能，旨在获得rs11655237通过miRNA-1231特异性调控LINC00673抑癌基因功能的细胞内源性证据，评价和证实该遗传变异在导致胰腺癌易感性中的作用。此项目是基于我们全基因组分析的发现进行的深入研究，既具重要性又具原创性，研究结果对胰腺癌的防治及寻找药物靶点都将具有重要意义。

胰腺癌是一种恶性度极高的消化系统肿瘤，具有早期诊断率低、疗效欠佳、预后差等特点。目前胰腺癌的确切病因及发病机制尚不明确，个体的遗传因素在胰腺癌发生中起重要作用，然而绝大多数散发性胰腺癌的遗传因素尚不清楚。我们前期通过全基因组关联研究鉴定出一个新的中国人群胰腺癌易感基因LINC00673，位于其第四个外显子区的rs11655237G>A变异是最重要的易感信号。全基因组关联研究阶段的目标仅仅是发现易感基因或遗传变异，当发现了这些易感因素之后，重要的工作是阐明所发现的易感基因及其遗传变异的生物学功能以及在疾病发生发展中的作用机制。本项目利用CRISPR/Cas9 基因定点编辑技术，对胰腺癌细胞系LINC00673基因rs11655237位点碱基进行改造，将已纯合子GG基因型编辑为AA基因型，在细胞内源性条件下，研究了不同 rs11655237等位基因通过miRNA-1231 的对于LINC00673表达、胰腺细胞恶性表型、SHP2蛋白泛素化水平以及下游信号通路活化的影响。阐明了rs11655237A可与miRNA-1231结合并降低抑癌基因LINC00673的表达，从而抑制SHP2泛素化途径降解及其下游STAT1依赖性抗癌反应通路的活化，激活SRC/ERK致癌信号通路，导致胰腺癌易感的分子机制。该项目是基于我们全基因组分析的发现进行的深入研究，既具重要性又具原创性，研究结果也将为理解胰腺癌的病因、治疗药物的研发和和早期诊断分子标志物的发现提供重要的理论支撑和实验依据。