MEG3基因的缺失促进了镍诱导的细胞迁移和侵袭行为，这一过程部分是通过RUNX2基因表达上调来实现的

《Toxicology and Applied Pharmacology》：Loss of MEG3 promotes migration and invasion of nickel-transformed cells, partially via upregulation of RUNX2

摘要

镍是一种在环境中广泛分布的过渡金属。国际癌症研究机构（IARC）将镍化合物归类为1类致癌物（对人体具有致癌性）。尽管进行了大量研究，但镍诱导的致癌机制仍不完全清楚。母源表达基因3（MEG3）是首个被确定为肿瘤抑制因子的长非编码RNA（lncRNA）。先前的研究表明，在长期暴露于镍的人支气管上皮BEAS-2B细胞中，MEG3的表达下调会增加HIF-1α的表达。在本研究中，我们观察到在镍转化的细胞中MEG3的表达显著降低。Runt相关转录因子2（RUNX2）的失调也与多种癌症类型有关。先前的研究证明，在镍诱导的恶性转化的BEAS-2B细胞中RUNX2的表达上调。与这些发现一致，我们观察到BEAS-2B细胞长期暴露于低剂量镍会同时增加RUNX2的mRNA和蛋白质表达，并伴随着间充质标志物的升高以及迁移和侵袭能力的增强。在镍转化的细胞中，MEG3的过表达会降低RUNX2的蛋白质水平，并逆转上皮-间充质转化（EMT）标志物的改变，从而降低细胞的迁移和侵袭能力。类似地，沉默RUNX2可以逆转EMT标志物的表达并抑制镍转化细胞的迁移和侵袭能力。值得注意的是，shRNA介导的RUNX2敲低会增加MEG3的表达，表明在镍转化的细胞中MEG3和RUNX2之间存在相互调节作用。综上所述，我们的研究结果表明MEG3和RUNX2构成了一个相互调节的信号轴，促进了镍转化细胞的迁移和侵袭。这些发现将MEG3和RUNX2识别为相互关联的生物标志物和潜在的癌症预防和治疗靶点，需要进一步探讨其机制。

引言

过渡金属镍在环境中广泛分布，并可通过自然和人为过程释放到生态系统中（Rizwan等人，2024年）。镍的广泛使用导致了环境污染，对人类健康和生态系统构成了重大风险（El-Naggar等人，2021年）。接触镍与不良健康影响的风险增加有关，包括过敏反应、肺纤维化、心血管疾病、肾脏疾病、血液系统疾病和癌症（Rizwan等人，2024年）。国际癌症研究机构（IARC）将镍化合物归类为1类致癌物（对人体具有致癌性）（Guo等人，2019年；Humans, I.W.G.o.t.E.o.C.R.t，1990年；Zambelli等人，2013年）。流行病学研究表明，职业暴露于镍化合物与鼻癌和肺癌发病率的增加有关（Costa，2002年；Lu等人，2005年）。

虽然非编码RNA（ncRNAs）不编码蛋白质，但它们在生理和病理过程中起着重要作用（Aliperti等人，2021年）。在人类中，母源表达基因3（MEG3）是一种长非编码RNA（lncRNA），位于14号染色体的DLK-MEG3印记区（Ghafouri-Fard和Taheri，2019年；He等人，2017年；Xu等人，2022年）。越来越多的证据表明，MEG3在多种人类癌症中起肿瘤抑制作用，只有少数例外（Ghafouri-Fard和Taheri，2019年）。MEG3通过多种机制抑制癌症的发生和发展，包括抑制细胞增殖、迁移和侵袭，以及促进细胞凋亡和提高化疗敏感性（Zhu等人，2020年；Zhao等人，2019年；Ma等人，2017年；Shi等人，2023年；Zhang等人，2021年）。这些实验结果也与临床观察一致，即MEG3的表达丢失或减少与肿瘤体积增大、病理级别更高、组织浸润更深、转移增加和预后更差有关（Ghafouri-Fard和Taheri，2019年；Xu等人，2022年）。MEG3通过多个靶点调节致癌过程，包括TP53、MDM2、GDF15和RB1，通过调控关键信号通路如PI3K/AKT、Wnt/β-Catenin和JAK/STAT（Ghafouri-Fard和Taheri，2019年；He等人，2017年；Xu等人，2022年；Zhang等人，2023年）。我们之前的研究以及其他人的研究表明，在砷（Tu等人，2023年）、铬(VI)（Zhang等人，2022年）或镍（Zhu等人，2021a；Zhou等人，2017年）诱导的恶性转化细胞中，MEG3的表达下调。这些发现表明，MEG3的丢失可能是金属诱导的致癌过程中的一个共同分子事件。

在哺乳动物中，RUNX家族的三个基因RUNX1、RUNX2和RUNX3在不同的组织中表达差异（Ito等人，2015年）。RUNX家族成员具有高度保守的Runt结构域，该结构域与核心结合因子-beta（CBF-beta）形成异二聚体，从而增强转录复合体的DNA结合亲和力和稳定性（Ito等人，2015年；Blyth等人，2005年；Blyth等人，2010年）。RUNX蛋白的主要生理功能包括RUNX1参与造血，RUNX2参与骨形成，RUNX3参与神经发生和胃上皮细胞发育（Seo和Taniuchi，2020年；Fukamachi和Ito，2004年）。RUNX2的异常表达与多种癌症的预后不良相关（Pulica等人，2022年；Lin，2023年），包括乳腺癌（Yin等人，2022年；Lv等人，2024年；Chimge等人，2011年；Pratap等人，2008年）、前列腺癌（Pratap等人，2006年；van der Deen等人，2010年）、甲状腺癌（Niu等人，2012年）、肺癌（Zhu等人，2021a；Xiao等人，2021年；Herre?o等人，2019年；Hsu等人，2011年；Tandon等人，2012年；Zheng等人，2016年；Bernal等人，2022年）、胃癌（Li等人，2021年）、卵巢癌（Wang等人，2013年；Li等人，2012年）、肝癌（Cao等人，2017年）、肾癌（Liu等人，2020年；Huang等人，2025a）、膀胱癌和尿路上皮癌（Huang等人，2025b；Abdelzaher和Kotb，2016年；Jin等人，2023年）、胰腺癌（Sugimoto等人，2015年）、骨肉瘤（Martin等人，2011年；Roos等人，2015年）、结直肠癌（Yi等人，2020年；Yan等人，2020年）、黑色素瘤（Boregowda等人，2014a）、胶质瘤（Zhou等人，2025）和白血病（Matthijssens等人，2021年；Sharma等人，2019年；Kuo等人，2009年）。最近，RUNX2介导的上皮-间充质转化（EMT）和乳腺癌及前列腺癌的骨转移已成为主要的研究领域（Pulica等人，2022年；Pratap等人，2006年）。RUNX2调节癌症的多个特征，包括转移、血管生成、对细胞死亡的抵抗、干性、增殖和化疗抵抗（Lin，2023年）。我们之前的研究表明，在镍转化的细胞中，RUNX2的上调通过隔离miR-31来增加Special AT-Rich Sequence Binding Protein 2（SATB2）的表达，从而促进迁移和侵袭（Zhu等人，2021a）。这些发现表明RUNX2在镍转化细胞的恶性进展中起重要作用。

在骨骼发育过程中，MEG3作为一个重要的调节因子，据报道会影响RUNX2的表达（Sun等人，2020年）。越来越多的证据表明，在致癌过程中RUNX2受到lncRNAs的调节，RUNX2相关的基因间lncRNA（RAIN）就是一个典型的例子（Vitale等人，2024年；Rossi等人，2020年）。根据先前的研究结果，MEG3和RUNX2在调节癌症的发展和进展中可能处于相反的位置（He等人，2017年；Pratap等人，2006年；Valenti等人，2016年；Xiu等人，2017年）。然而，它们之间潜在相互作用的分子机制在癌症中仍很大程度上未知。

因此，本研究旨在探讨MEG3丢失和RUNX2上调在镍转化细胞中的后果。具体来说，我们研究了MEG3和RUNX2之间的相互调节作用，以及它们在镍转化细胞中的EMT、迁移和侵袭中的作用。

章节片段

试剂

六水合氯化镍（NiCl₂）（N6 136-100G）、Giemsa（改良溶液，48900-500ML-F）和胎牛血清（FBS）购自Sigma-Aldrich（圣路易斯，密苏里州）。Dulbecco's Modification of Eagle Medium（DMEM）（10–013-CV）、PBS（1×）（21–040-CV）、青霉素/链霉素溶液以及用于迁移测试的孔插板（35309）购自Corning（纽约州Corning）。0.05%的Trypsin-EDTA（25300–054）、geneticin（10131–035）和puromycin（A11138–031）购自Gibco

镍转化细胞中迁移能力、侵袭能力和间充质标志物的表达增强

迁移和侵袭是肿瘤进展和转移的关键过程，使恶性细胞能够逃离原发肿瘤，侵入周围组织并扩散到远处器官。通过跨孔迁移和侵袭测试，我们观察到镍转化细胞（Ni-T）的迁移和侵袭能力显著高于同代对照组细胞（Ni-M）（图1A）。EMT是癌症转移的关键驱动力，有助于

讨论

RUNX转录因子（TFs）参与多种细胞过程，包括增殖、分化、衰老、凋亡、EMT、炎症、表观遗传记忆和DNA修复（Chen等人，2024年）。RUNX蛋白与多个主要的发育信号通路功能相关，包括TGF-beta、Wnt/β-Catenin、Hedgehog、Notch、MAPK和Hippo-YAP，是特定谱系的转录因子，在调节细胞命运决定中起关键作用（Ito等人

人类研究

本研究遵循相关法律法规、监管框架和指南进行。

根据相关法律法规和机构指南，本研究不需要伦理委员会的批准。本研究使用了从ATCC购买的细胞系，因此不需要伦理委员会的批准。

CRediT作者贡献声明

Bo Yan：撰写——原始草案、验证、方法学、调查、数据管理、概念化。Zhuo Zhang：撰写——审阅与编辑、验证、监督、调查、概念化。Jingxia Li：监督、资源管理、数据管理。Max Costa：撰写——审阅与编辑、监督、资源管理、项目管理。

知情同意和患者信息

已从所有参与者或其法定代表处获得参与研究并发表文章的书面知情同意。尊重参与者的隐私权。

资金来源

本研究由Max Costa资助，资助编号为R01CA229234和R01ES037266。

利益冲突声明

作者声明没有利益冲突。

致谢

我们感谢纽约大学格罗斯曼医学院的Mitchell Cohen博士在准备原始草案期间提供的评论和行政支持。

Bo Yan|Zhuo Zhang|Jingxia Li|Max Costa纽约大学格罗斯曼医学院环境医学系美国纽约州纽约市东25街341号，邮编10010