結直腸癌（Colorectal cancer，CRC）是世界上第四大致死癌癥，每年伴隨著90萬人的死亡。老齡化、高收入國家的飲食習慣、肥胖、缺乏體育鍛煉、吸煙等不利因素都會增加CRC的患病風險（圖1）。CRC的發(fā)生通常是由息肉引起的，并在大約10-15年的時間內爆發(fā)為癌癥。目前，大多數(shù)CRC被認為起源于干細胞或類干細胞，而癌干細胞是基因和表觀遺傳學改變的逐漸積累使抑癌因子失活并激活致癌因子的結果。癌干細胞位于結腸隱窩的底部，對腫瘤的發(fā)生和維持至關重要。目前對于CRC的治療包括結合內窺鏡的外科局部切除、術前減期放療和全身系統(tǒng)治療、局部區(qū)域性和轉移性疾病的廣泛手術、轉移性疾病的局部消融治療、姑息性化療、靶向治療和免疫治療。盡管這些治療方案使晚期疾病的總生存率翻了一倍，但由于該疾病多數(shù)在晚期才出現(xiàn)癥狀，因此研究控制這些癌干細胞生長的調節(jié)機制，實施預防性篩查計劃，對提高早期發(fā)現(xiàn)率，降低CRC的發(fā)病率和死亡率具有重要意義。[1]

CRC的發(fā)病機制概述

總體而言，CRC有兩種不同的主要前體病變途徑：70 - 90%的結直腸癌是由傳統(tǒng)的腺瘤癌途徑（也稱為染色體不穩(wěn)定序列，圖2A所示）引起的，另外的10-20%的結直腸癌則是由另一種鋸齒狀瘤變途徑引起的（圖2B所示）。這兩個途徑按一個相對順序排列，代表了不同多個遺傳和表觀遺傳事件。染色體不穩(wěn)定表型通常發(fā)生在APC突變引發(fā)的基因組事件之后，隨后是RAS激活或TP53功能喪失。相反，鋸齒狀瘤變途徑與RAS和RAF突變以及以CpG島甲基化表型為特征的表觀遺傳不穩(wěn)定性有關，從而導致微衛(wèi)星穩(wěn)定性和微衛(wèi)星不穩(wěn)定性的癌癥。進一步的全基因組研究也發(fā)現(xiàn)了基于突變（如聚合酶-ε或POLE突變或錯配修復缺陷[dMMR]的存在）導致高突變表型的新標記物和表型亞型。

與左側（遠端）結腸癌和直腸癌相比，右側（近端）結腸癌的分子特征有所不同（圖3）。除了分子差異，左側和右側結直腸癌之間還存在胚胎學、生物學和解剖學差異。側偏有著關鍵作用，尤其是在轉移環(huán)境中，并且逐漸地被認為是抗EGFR藥物反應的預測標志物。

案例1：非編碼RNA過表達模型在CRC中的研究

基于人CRC細胞系（SW480、HCT116、HCT15、SW620等），通過對具有調節(jié)作用的miRNA和lncRNA進行過表達研究，進一步認識了CRC的調節(jié)機制。例如，miR-30b、miR-224、miR-17-5p、miR-214、miR-181b、miR-590-5p和miR-191已被鑒定為潛在的CRC標記物。其中miR-452作為miR-224/miR-191的家族成員，南方醫(yī)科大學丁彥青教授團隊通過RT-PCR、體內和體外過表達/敲除、生信分析和細胞熒光素酶的功能研究，表明異常高表達的miR-452通過靶定GSK3β的3’-UTR，在CRC細胞內或細胞外會顯著抑制GSK3β的表達，從而導致β-catenin逃逸，并遷移到Wnt通路中下游T細胞因子/淋巴增強因子（TCF/LEF）的轉錄因子家族基因的細胞核結合位點上，最終增強CRC的擴散和入侵（圖4）。有研究表明β-catenin的積累和核定位是Wnt/β-catenin信號通路激活的標志，而被異常激活的Wnt/β-catenin信號通路是CRC的腫瘤發(fā)生和進展中的重要因素，由此可推測miR-452可作為另一個潛在的預測CRC及CRC有效治療目標的標記物。[2]

除此以外，首都醫(yī)科大學的王婧團隊利用類似的過表達方法，在SW620細胞中過表達了長鏈非編碼RNA（lncRNA MVIH），結果表明lncRNA MVIH具有促進結直腸癌SW620細胞增殖、侵襲和成瘤的作用，而lncRNA MVIH的具體調節(jié)機制有待進一步探索[3]。

上述的案例中都選擇構建過表達細胞模型來增強結直腸癌細胞的相關表型，從而進一步確認被調控基因對結直腸癌發(fā)生與擴散的促進作用，最后預測潛在的藥物或治療靶點。這一研究思路在其他腫瘤癌癥治療研究中也十分常見，過表達細胞模型作為研究基因調控機制的常用工具，穩(wěn)定的細胞表型有助于進行重復實驗與數(shù)據(jù)驗證，因此源井生物領先國內行業(yè)標準，提供“單克隆級別”的穩(wěn)轉株服務，交付能挑單克隆的穩(wěn)轉細胞株，可復制鏈接了解詳情>>https://www.ubigene.com/service/cell/overexpression.html

案例2：Nkx2.5過表達在CRC中的研究

CRC的形成是一個多步驟過程，異常甲基化的腫瘤抑制基因沉默，以及激活癌基因的突變或染色體的缺失等遺傳和表觀遺傳的改變的積累是引起CRC的直接因素。有研究報道CpG島甲基化的同源框轉錄因子NK2同源框5（Nkx2.5,也被稱為CSX）與細胞周期相關通路相互作用，在CRC中發(fā)揮抑癌作用。華中科技大學同濟醫(yī)學院附屬協(xié)和醫(yī)院專家團隊通過構建Nkx2.5過表達載體，并通過慢病毒包裝，獲得結直腸癌細胞HCT116和SW480穩(wěn)轉株，結合RT-PCR、蛋白質印跡分析、細胞增殖、遷移、凋亡等實驗，發(fā)現(xiàn)由于p53的突變狀態(tài)不同，Nkx2.5過表達在不同CRC細胞株中的表現(xiàn)也不同。Nkx2.5可以與p53相互作用激活p21WAF1/CIP1的轉錄，這種共激活效應取決于p53的突變狀態(tài)。由此推測，Nkx2.5通過激活p53介導的p21WAF1/CIP1的表達，在CRC細胞中發(fā)揮了條件抑癌基因的作用。[4]

參考文獻

[1]Dekker, E., et al., Colorectal cancer. Lancet, 2019. 394(10207): p. 1467-1480.

[2]Li, T., et al., MiR-452 promotes an aggressive colorectal cancer phenotype by regulating a Wnt/beta-catenin positive feedback loop. J Exp Clin Cancer Res, 2018. 37(1): p. 238.

[3]馬妮娜等, lncRNA MVIH異常高表達對結直腸癌細胞的影響. 中國醫(yī)師雜志, 2021. 23(11): 第1655-1659頁.

[4]Li, H., et al., Nkx2.5 Functions as a Conditional Tumor Suppressor Gene in Colorectal Cancer Cells via Acting as a Transcriptional Coactivator in p53-Mediated p21 Expression. Front Oncol, 2021. 11: p. 648045.

構建過表達細胞在結直腸癌研究中已是十分常見的研究手段，但對于SW480、NCI-H716、NCI-H716等轉染效率較低的細胞來說，穩(wěn)轉株構建還是有一定的難度，因此源井專門針對結直腸癌的系列細胞進行轉染條件的摸索與穩(wěn)轉株構建流程的優(yōu)化，并從載體構建、病毒包裝到穩(wěn)轉株構建各環(huán)節(jié)都提供優(yōu)質的服務，了解更多詳情歡迎咨詢我們！