Nature子刊：雄激素受體通過上調ADAR1抑制circRNA表達，促進肝細胞癌

    浙江大學醫(yī)學院附屬邵逸夫醫(yī)院蔡秀軍教授在腹部外科、肝膽胰外科、微創(chuàng)外科、移植外科等研究方面有豐富的經驗，近期其團隊利用Arraystar circRNA芯片研究了肝細胞癌（HCC）中雄激素受體（AR）對circRNA表達的影響。研究發(fā)現AR可以結合到RNA編輯酶ADAR1的啟動子區(qū)上調ADAR1 p110的轉錄，從而抑制circRNA的表達。同時研究發(fā)現ADAR1高表達的HCC患者預后不良并且與AR表達正相關。此外，circARSP91是受AR-ADAR1調控并且下調的circRNA，可以在體外和體內抑制HCC腫瘤的生長。該研究成果2017年成功發(fā)表在國際知名學術期刊Cell Death and Disease(IF:5.965)上。（芯片實驗由康成生物提供技術服務）

研究背景 

    肝細胞癌（HCC）是由于復雜的遺傳和表觀遺傳改變而導致的異質性惡性腫瘤，是全球癌癥相關死亡的第二大原因。HCC的特點是具有明顯的性別差異，但其機制尚不明確。雄激素受體（AR）在HCC發(fā)生和發(fā)展過程中性別差異的作用已有文獻報道。另外，環(huán)狀RNA（circRNA）是一類新的非編碼RNA分子，通過多種機制發(fā)揮生物學功能以及影響癌癥等疾病的發(fā)生發(fā)展。作用于RNA的腺苷脫氨酶ADAR1可以通過中斷RNA編輯促進HCC的發(fā)生發(fā)展，同時有報道ADAR1是circRNA形成的關鍵調控分子。然而，由RNA編輯酶調控的circRNA在HCC中的潛在功能和分子機制至今仍然知之甚少。 

    本研究的目的就是通過circRNA芯片研究HCC中AR通過RNA編輯酶ADAR1抑制circRNA的表達，從而影響HCC，并通過一系列功能機制實驗研究該調控的作用機制。 

研究思路

    為了研究HCC中AR對circRNA表達的影響，首先作者通過qRT-PCR檢測了一些已經報道的宿主基因不受AR調控的circRNA，發(fā)現AR過表達或者敲除后circRNA表達發(fā)生下調或者上調。然后作者通過Arraystar circRNA芯片對AR高表達的HCC細胞系和AR敲除后的HCC細胞系中的circRNA表達譜進行了研究，篩選發(fā)現AR敲除后上調的有331個，遠高于下調的177個，同時上調的差異倍數也大于下調的差異倍數。這些結果表明AR可以抑制HCC中circRNA的表達。 

    接下來作者通過qRT-PCR以及WB實驗發(fā)現，AR可以上調RNA編輯酶ADAR1 p110 mRNA和蛋白的表達，同時ADAR1敲除后可以恢復被AR抑制的circRNA的表達。隨后通過分析TCGA數據庫中的數據以及WB和免疫組化分析發(fā)現ADAR1在HCC中表達上調并與AR正相關，另外，qRT-PCR發(fā)現HCC患者中circRNA表達下調。這些結果表明AR可以通過上調ADAR1 p110抑制HCC中circRNA的表達。同時KM曲線分析表明ADAR1高表達預示預后不良并且較易復發(fā)和進展。接下來，作者通過生信分析、ChIP及熒光素酶報告實驗證實AR能夠結合在ADAR1 p110啟動子區(qū)進而激活其轉錄。 

    最后作者對AR敲除后表達升高5倍以上并且來自于同一個基因PABPC1的5個circRNA進行驗證，結果發(fā)現來源于9號外顯子的circARSP91能抗RNase R消化，隨后研究發(fā)現AR通過ADAR抑制其表達。集落形成實驗、MTT及裸鼠成瘤實驗結果表明circARSP91能夠抑制腫瘤生長。 

技術路線 

結果展示 
 

 
圖一、A：Arraystar circRNA芯片篩選的聚類圖；B：Arraystar circRNA芯片篩選的散點圖；C：qRT-PCR表明AR抑制circRNAs的表達。 
 

 
圖二、A ：ChIP表明AR可以結合到ADAR1啟動子區(qū)；B：熒光素酶實驗表明AR可以促進ADAR1在HCC中高表達；C：qRTPCR表明ADAR1敲除可以恢復被AR抑制的circRNA表達。 

圖三、A：circARSP91來源于PABC1第9號外顯子，對RnaseR有抗性；B：qRTPCR及WB表明circARSP91可以被AR-ADAR1抑制；C：裸鼠成瘤實驗表明circARSP91可以抑制HCC腫瘤發(fā)展；D：AR通過結合到啟動子區(qū)上調ADAR1表達抑制circRNA的表達影響HCC的發(fā)生發(fā)展的模式圖。

研究意義 

    本研究結果表明了HCC中circRNA表達模式的一個新特征，即AR可以通過結合到ADAR1 的啟動子區(qū)上調ADAR1 p110的表達，從而抑制circRNA表達，影響HCC的發(fā)生發(fā)展。circRNA的這種表達模式有助于從新的角度解釋HCC明顯的性別差異。同時我們發(fā)現了一種新的環(huán)狀RNA circARSP91，可以在體外和體內有效抑制HCC腫瘤形成，有助于更好地了解circRNA在HCC發(fā)生和發(fā)展過程中的作用，這也為通過circRNA尋找HCC的新型治療奠定了基礎。 

原文出處 

    Circular RNA expression is suppressed by androgen receptor (AR)-regulated adenosine deaminase that acts on RNA (ADAR1) in human hepatocellular carcinoma. Cell Death and Disease. 2017.