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胃癌(GC)预后差且缺乏高效筛查标志物。本研究聚焦 tRNA 衍生片段(tRFs),鉴定出 tRF-29-79MP9P9NH525(tRF-29),发现其在胃癌组织和血浆中低表达,可通过结合 Ago2 下调 KIF14 mRNA,调控 AKT/P27 通路抑制肿瘤,为胃癌诊疗提供新方向。
胃癌是全球高发恶性肿瘤,其早期症状隐匿,多数患者确诊时已进展至中晚期,且缺乏特异性生物标志物用于筛查和预后评估。传统肿瘤标志物如癌胚抗原(CEA)、甲胎蛋白(AFP)等诊断效能有限,开发新型分子标志物迫在眉睫。非编码 RNA(ncRNA)领域的研究揭示,tRNA 衍生片段(tRFs)作为一类新兴小 RNA,在肿瘤发生发展中发挥关键调控作用,但其在胃癌中的具体机制尚不明晰。
为探索胃癌诊疗新策略,宁波大学及其附属医院的研究团队开展了相关研究。团队鉴定出一种名为 tRF-29-79MP9P9NH525(tRF-29)的 tRNAValACC衍生片段,发现其在胃癌组织和血浆中显著低表达,并深入解析其抑癌机制。该研究成果发表于《Cell Death Discovery》,为胃癌的早期诊断和靶向治疗提供了重要科学依据。
研究主要采用以下关键技术方法:
- 样本队列:收集 532 例组织样本(包括健康对照、良性病变、癌前病变、早期及进展期胃癌)和 256 例血浆样本,构建训练集与验证集。
- 分子检测:设计特异性发夹环逆转录引物,通过 qRT-PCR 检测 tRF-29 表达;利用荧光原位杂交(FISH)定位 tRF-29 亚细胞分布。
- 功能验证:通过 EdU、细胞克隆、Transwell 实验及流式细胞术,检测 tRF-29 对胃癌细胞增殖、迁移、侵袭和细胞周期的影响;建立 NOD-SCID 小鼠 xenograft 模型,验证 tRF-29 体内抑癌作用。
- 机制研究:结合 RNA 测序、双荧光素酶报告基因实验、Western blot、免疫组化(IHC)及 RNA 结合蛋白免疫沉淀(RIP)技术,探究 tRF-29 与 Ago2 及 KIF14 的相互作用机制。
研究结果
1. tRF-29 的诊断与预后价值
- 组织表达:tRF-29 在进展期胃癌(AGC)组织中显著下调,且从健康对照到 AGC 呈现梯度降低趋势。受试者工作特征曲线(ROC)显示,其区分 AGC 与健康对照的曲线下面积(AUC)达 0.970,敏感性和特异性分别为 93.3% 和 93.6%。
- 血浆检测:胃癌患者术前血浆 tRF-29 水平低于术后及健康对照,与 CEA、CA125 等传统标志物联合时,诊断 AUC 提升至 0.827,且低水平 tRF-29 与患者总生存期(OS)缩短显著相关。
2. tRF-29 抑制胃癌细胞恶性表型
- 体外实验:过表达 tRF-29 可抑制 AGS、HGC-27 细胞增殖,阻滞细胞周期于 G0/G1 期,减少迁移和侵袭能力;敲低 tRF-29 则促进细胞恶性行为。
- 体内实验:tRF-29 agomir 处理的 HGC-27 细胞在小鼠体内形成的肿瘤体积和重量呈剂量依赖性减小,且不影响小鼠体重。
3. tRF-29 调控 KIF14/AKT 通路的机制
- 靶向 KIF14:tRF-29 与 KIF14 mRNA 的 3' 非翻译区(3'UTR)互补结合,通过 Ago2 介导其降解。双荧光素酶报告实验证实两者直接相互作用,且 KIF14 在胃癌组织和细胞中高表达,与肿瘤分化程度、大小显著相关。
- 调控 AKT/P27 通路:tRF-29 通过下调 KIF14,抑制 AKT 磷酸化(p-AKT),上调细胞周期蛋白依赖性激酶抑制剂 P27,同时减少基质金属蛋白酶 - 2(MMP-2)表达,从而抑制肿瘤进展。
- 分子互作验证:RIP 实验证实 tRF-29 与 Ago2 直接结合,且 Ago2 可富集 KIF14 mRNA,提示 tRF-29 通过形成 Ago2/tRF-29/KIF14 mRNA 复合物发挥作用。
研究结论与意义
本研究首次系统揭示 tRF-29 在胃癌中的双重角色:作为诊断标志物,其组织和血浆水平可有效区分胃癌与癌前病变及正常组织,联合传统标志物显著提升诊断效能;作为抑癌因子,其通过 Ago2 依赖的 KIF14/AKT/P27 通路抑制肿瘤细胞增殖和转移。该研究不仅拓展了 tRFs 在胃癌中的功能机制,也为临床开发新型分子诊断工具和靶向药物提供了潜在靶点。未来需进一步验证 tRF-29 在大规模队列中的稳定性,并探索其作为治疗性核酸药物的递送策略,推动基础研究向临床转化。