학술논문
The study of noncodingRNA-based therapy for colorectal cancer / NoncodingRNA 기반 대장암치료에 관한 연구
Document Type
Dissertation/ Thesis
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English
Abstract
Colorectal cancer (CRC) is one of the leading cancer-related deaths in the world. NoncodingRNAs (ncRNAs) are known to be associated with progression in cancer. However, the roles of ncRNAs in CRC remain unknown. The aim of this study is to investigate the roles and the underlying mechanisms of antisenseRNAs (asRNAs) and microRNA (miRNA) that are the type of ncRNA in CRC. To discovery CRC-specific miRNA, we analyzed RNA sequencing data of patient tissue. MiRNA-17-5p expression was lower in primary CRC tissues with metastasis than in primary CRC tissues without metastasis. Real-time quantitative PCR revealed that miRNA-17-5p was inversely correlated with that of vimentin in five CRC cell lines. Overexpression of miRNA-17-5p decreased vimentin expression and inhibited cell migration and invasion in both LoVo and HT29 cells. However, inhibition of miRNA-17-5p showed the opposite effect. Ago2 IP and luciferase assay revealed that miRNA-17-5p directly bound to the 3′UTR of VIM mRNA. Furthermore, miRNA-17-5p inhibited the metastasis of CRC into liver in vivo. AFAP1-AS1 and MLK7-AS1 were upregulated in our sequencing data from 43 CRC patients and CRC cell lines. High levels of both asRNAs were associated with poor survival in CRC cohort. Both in vitro and in vivo experiments demonstrated that the modulation of 2 asRNAs expression influenced cellular growth, migration, invasion, metastases formation ability of CRC cells. We found that the 2 asRNAs directly bound to miRNA-149-5p and miRNA-485-5p and decreased expression of both miRNAs. Overexpression of both miRNAs showed same effect with downregulation of the 2 asRNAs in CRC cells. The 2 miRNAs directly bound to SHMT2 and IGFBP5 and inhibited expression of both genes. It was confirmed that the two novel target genes have oncogenic effects by various assays. In vivo pharmacological targeting of both the asRNAs by nanoparticles loaded with a specific small interfering RNA, induced significant decrease in tumor growth and metastases without tissue toxicity. Our results demonstrated that miRNA-17-5p regulates vimentin expression, thereby regulating metastasis of CRC. Moreover, our study showed that AFAP1-AS1 and MLK7-AS1 promote cancer progression and are novel therapeutic target in CRC.
대장암은 세계에서 가장 발생빈도가 높은 암 중에 하나이고 암관련 사망률에 있어서 높은 순위를 차지하고 있다. 비번역 RNA 는 암의 성장과 전이에 관련이 있는 것으로 알려져 있다. 그러나 대장암에 영향을 미치는 비번역 RNA 와 그 역할은 아직 많이 연구되지 않았다. 본 연구의 목적은 대장암에서 비번역 RNA 의 일종인 안티센스 RNA 와 마이크로 RNA 의 역할과 그 작용기전 메커니즘을 규명하여 치료 타겟으로서의 가능성을 보기 위함이다.대장암 특이적인 마이크로 RNA 를 발굴하기 위해서 환자조직의 RNA 유전체 정보 데이터를 분석하였을 때, 마이크로 RNA-17-5p 발현은 전이가 없는 대장암 원발암 조직보다 전이가 있는 원발암 조직에서 더 낮았다. 5 개의 대장암 세포주에서 확인한 결과, 마이크로 RNA-17-5p 와 전이 관련 인자인 vimentin 이 반비례하는 것으로 나타났다. 마이크로 RNA-17-5p 의 과발현은 LoVo 및 HT29 세포 모두에서 vimentin 발현을 감소시키고 세포 이동 및 침습을 억제했다. 그러나 마이크로 RNA-17-5p 의 억제는 반대의 효과를 보였다. 우리는 마이크로 RNA-17-5p 가 VIM mRNA 의 3'UTR 에 직접 결합하여 vimentin 의 발현을 조절한다는 것을 확인하였다. 또한, 마이크로 RNA-17-5p 의 과발현은 동물모델에서 대장암세포가 간으로 전이되는 것을 억제하였다.전체 안티센스 RNA 중 AFAP1-AS1 및 MLK7-AS1 은 43 명의 대장암 환자 유전체 정보 데이터 및 대장암 세포주에서 정상조직 및 정상 세포에 비해서 발현이 높은 것을 확인하였다. 두 안티센스 RNA 가 높게 발현하는 대장암 환자는 낮은 생존율을 보인다. 세포주를 이용한 실험과 동물을 이용한 실험에서 두 안티센스 RNA 의 발현을 조절하면 대장암 세포의 세포 성장, 이동, 침입, 전이 형성 능력에 영향을 미친다는 것을 입증하였다. 우리는 2 개의 안티센스 RNA 가 마이크로 RNA-149-5p 및 마이크로 RNA-485-5p에 직접 결합하고 두 마이크로 RNA의 발현을 감소시키는 것을 발견했다. 두 마이크로 RNA 의 과발현은 대장암 세포에서 2 개의 안티센스 RNA 의 하향조절과 동일한 효과를 나타냈다. 2 개의 miRNA 는 SHMT2 및 IGFBP5 에 직접 결합하여 두 유전자의 발현을 억제했다. 두 개의 새로운 표적 유전자가 발암 효과가 있음을 다양한 실험을 통해서 확인했다. AFAP1-AS1 과 MLK7-AS1 의 작은 간섭 RNA 가 탑재된 나노입자에 의한 두 안티센스 RNA 의 생체내 약리학적 표적화는 조직 독성 없이 종양 성장 및 전이의 상당한 감소를 유도했다.우리의 결과는 마이크로 RNA-17-5p 가 vimentin 발현을 조절하여 CRC 의 전이를 조절한다는 것을 보여주었다. 또한, 우리 연구는 AFAP1-AS1 및 MLK7-AS1 의 억제가 대장암의 진행을 억제하고, 대장암에서 새로운 치료 표적이라는 것을 제시한다.
대장암은 세계에서 가장 발생빈도가 높은 암 중에 하나이고 암관련 사망률에 있어서 높은 순위를 차지하고 있다. 비번역 RNA 는 암의 성장과 전이에 관련이 있는 것으로 알려져 있다. 그러나 대장암에 영향을 미치는 비번역 RNA 와 그 역할은 아직 많이 연구되지 않았다. 본 연구의 목적은 대장암에서 비번역 RNA 의 일종인 안티센스 RNA 와 마이크로 RNA 의 역할과 그 작용기전 메커니즘을 규명하여 치료 타겟으로서의 가능성을 보기 위함이다.대장암 특이적인 마이크로 RNA 를 발굴하기 위해서 환자조직의 RNA 유전체 정보 데이터를 분석하였을 때, 마이크로 RNA-17-5p 발현은 전이가 없는 대장암 원발암 조직보다 전이가 있는 원발암 조직에서 더 낮았다. 5 개의 대장암 세포주에서 확인한 결과, 마이크로 RNA-17-5p 와 전이 관련 인자인 vimentin 이 반비례하는 것으로 나타났다. 마이크로 RNA-17-5p 의 과발현은 LoVo 및 HT29 세포 모두에서 vimentin 발현을 감소시키고 세포 이동 및 침습을 억제했다. 그러나 마이크로 RNA-17-5p 의 억제는 반대의 효과를 보였다. 우리는 마이크로 RNA-17-5p 가 VIM mRNA 의 3'UTR 에 직접 결합하여 vimentin 의 발현을 조절한다는 것을 확인하였다. 또한, 마이크로 RNA-17-5p 의 과발현은 동물모델에서 대장암세포가 간으로 전이되는 것을 억제하였다.전체 안티센스 RNA 중 AFAP1-AS1 및 MLK7-AS1 은 43 명의 대장암 환자 유전체 정보 데이터 및 대장암 세포주에서 정상조직 및 정상 세포에 비해서 발현이 높은 것을 확인하였다. 두 안티센스 RNA 가 높게 발현하는 대장암 환자는 낮은 생존율을 보인다. 세포주를 이용한 실험과 동물을 이용한 실험에서 두 안티센스 RNA 의 발현을 조절하면 대장암 세포의 세포 성장, 이동, 침입, 전이 형성 능력에 영향을 미친다는 것을 입증하였다. 우리는 2 개의 안티센스 RNA 가 마이크로 RNA-149-5p 및 마이크로 RNA-485-5p에 직접 결합하고 두 마이크로 RNA의 발현을 감소시키는 것을 발견했다. 두 마이크로 RNA 의 과발현은 대장암 세포에서 2 개의 안티센스 RNA 의 하향조절과 동일한 효과를 나타냈다. 2 개의 miRNA 는 SHMT2 및 IGFBP5 에 직접 결합하여 두 유전자의 발현을 억제했다. 두 개의 새로운 표적 유전자가 발암 효과가 있음을 다양한 실험을 통해서 확인했다. AFAP1-AS1 과 MLK7-AS1 의 작은 간섭 RNA 가 탑재된 나노입자에 의한 두 안티센스 RNA 의 생체내 약리학적 표적화는 조직 독성 없이 종양 성장 및 전이의 상당한 감소를 유도했다.우리의 결과는 마이크로 RNA-17-5p 가 vimentin 발현을 조절하여 CRC 의 전이를 조절한다는 것을 보여주었다. 또한, 우리 연구는 AFAP1-AS1 및 MLK7-AS1 의 억제가 대장암의 진행을 억제하고, 대장암에서 새로운 치료 표적이라는 것을 제시한다.