ヒト膵臓癌における細胞浸潤・遊走を制御する細胞外小胞輸送を介した長鎖ノンコーディングRNA HULCとMicroRNA-622の相互作用

The Interaction Between Long Non-coding RNA HULC and MicroRNA-622 via Transfer by Extracellular Vesicles Regulates Cell Invasion and Migration in Human Pancreatic Cancer.

• Kenji Takahashi
• Kazuya Koyama
• Yu Ota
• Hidetaka Iwamoto
• Keisuke Yamakita
• Satoshi Fujii
• Yohei Kitano

抄録

ノンコーディングRNA（ncRNA）は疾患発症に関与しているが、膵管腺癌（PDAC）への寄与は明らかにされていない。近年、癌を含むいくつかの疾患における遺伝子発現のエピジェネティックな制御には、ロングノンコーディングRNA（lncRNA）とマイクロRNA（miRNA）の2つのクラスのncRNAの相互関係が関与していることが報告されています。また、ncRNAの中には、細胞外ベシクル（EV）によってドナー細胞からレシピエント細胞に移行するものもあります。我々はこれまでに、PDAC細胞ではlncRNA HULCがアップレギュレーションされており、EVによるHULCの細胞間移動が上皮間葉転換（EMT）の誘導を介してPDAC細胞の浸潤・遊走を促進することを検証してきた。そこで、HULCを標的とするmiRNAを同定し、PDACのEMT経路におけるmiRNAとHULCの相互作用とEVによる移動が機能的にどのように寄与しているかを調べた。マイクロアレイ解析の結果、TGF-βで処理したPanc-1細胞ではコントロールと比較して187個のmiRNAが0.87倍以下に減少していた。そのうち、miR-622はHULCを直接標的としていることがバイオインフォマティクス解析により予測された。また、TGF-βにより発現が低下したPDAC細胞において、miR-622の過剰発現はHULCの発現を有意に低下させ、E-カドヘリンの発現を増加させ、スネイル、N-カドヘリン、ビメンチンの発現を低下させた。さらに、miR-622の過剰発現は細胞の浸潤・遊走を有意に減少させ、miR-622の阻害はHULCの発現を増加させ、PDAC細胞のEMTシグナル伝達、浸潤・遊走を促進した。さらに、miR-622過剰発現EVをインキュベートすることでmiR-622をトランスファーすることができ、レシピエントPDAC細胞のEMT経路の阻害を介してmiR-622発現を有意に上昇させ、細胞浸潤・遊走を減少させることができた。これらの結果は、TGF-βによってダウンレギュレートされたmiR-622がHULCを標的とし、EVを介してEMTシグナルを阻害することで浸潤・遊走を抑制することを示すことで、PDACの発生メカニズムを解明するものである。これらの結果から、EVをカプセル化したmiRNAは、ヒトPDACの新規治療標的として同定される可能性がある。

Although non-coding RNAs (ncRNAs) are involved in disease pathogenesis, their contributions to pancreatic ductal adenocarcinoma (PDAC) remain unclear. Recently, the interrelationship between two classes of ncRNA, long non-coding RNAs (lncRNAs), and microRNAs (miRNAs), has been reported to contribute to the epigenetic regulation of gene expression in several diseases including cancers. Moreover, some ncRNAs can be transferred by extracellular vesicles (EVs) from their donor cells to recipient cells. We previously verified that lncRNA HULC is up-regulated in PDAC cells and the intercellular transfer of HULC by EVs can promote PDAC cell invasion and migration through the induction of epithelial-mesenchymal transition (EMT). Therefore, we identified the miRNA that could target HULC and investigated the functional contributions of the miRNA-HULC interaction and EV transfer of miRNA to the EMT pathway in PDAC. Microarray analysis revealed 187 miRNAs that were decreased to <0.87-fold in Panc-1 cells treated with TGF-β compared with the control. Of these, miR-622 was predicted to target HULC directly by bioinformatics analysis. Expression of miR-622 was significantly down-regulated by TGF-β in a panel of PDAC cells. miR-622 overexpression by a miRNA mimic significantly decreased HULC expression, increased E-cadherin expression, and decreased expression of Snail, N-cadherin, and vimentin. Moreover, overexpression of miR-622 significantly reduced cell invasion and migration whereas inhibition of miR-622 increased HULC expression and promoted EMT signaling, invasion, and migration of PDAC cells. Furthermore, incubation with miR-622-overexpressing EVs could transfer miR-622, which significantly elevated miR-622 expression and decreased cell invasion and migration via inhibition of the EMT pathway in recipient PDAC cells. These results provide mechanistic insights into the development of PDAC by demonstrating that miR-622, as a miRNA downregulated by TGF-β, could target HULC and suppress invasion and migration by inhibiting EMT signaling via EV transfer. These observations may identify EV-encapsulated miRNA as a novel therapeutic target for human PDAC.

Copyright © 2020 Takahashi, Koyama, Ota, Iwamoto, Yamakita, Fujii and Kitano.