Lang nichtkodierende RNA LINC00520 verhindert das Fortschreiten des kutanen Plattenepithelkarzinoms durch Inaktivierung des PI3K/Akt-Signalwegs mittels Herunterregulierung von EGFR
Das kutane Plattenepithelkarzinom (cSCC) ist der zweithäufigste diagnostizierte Typ des nichtmelanozytären Hautkrebses mit einer hohen jährlichen Mortalitätsrate. Es entsteht primär in Keratinozyten der Epidermis aufgrund von Sonnenexposition und ist mit Risikofaktoren wie ultravioletter (UV) Strahlung, höherem Alter, männlichem Geschlecht, chronischen Hautulzera, Brandnarben und Immunsuppression assoziiert. cSCC zeigt eine hohe Metastasierungsneigung, häufig mit Ausbreitung in Lymphknoten, und Patienten mit regionalen lymphatischen oder Fernmetastasen weisen eine 10-Jahres-Überlebensrate von unter 20 % auf. Trotz Fortschritte in der Behandlung bleiben die genetischen Mutationen, die aggressives cSCC antreiben, unzureichend verstanden, was die Notwendigkeit gezielter Therapieansätze unterstreicht.
Lange nichtkodierende RNAs (lncRNAs) haben sich als kritische Regulatoren in verschiedenen malignen Tumoren, einschließlich cSCC, erwiesen. Diese RNAs spielen eine zentrale Rolle bei Tumorzellproliferation, Differenzierung, Invasion und Metastasierung. Unter ihnen wurde die lange intergene nichtprotein-kodierende RNA 520 (LINC00520) mit Zellmigration, Invasion und Metastasierung bei Krebsarten wie Brustkrebs in Verbindung gebracht. Der epidermale Wachstumsfaktorrezeptor (EGFR) und der Phosphoinositid-3-Kinase-Protein-Kinase-B (PI3K/Akt)-Signalweg sind ebenfalls in der Pathogenese von cSCC involviert. EGFR stellt insbesondere ein potenzielles therapeutisches Ziel für cSCC dar, da seine Überexpression mit Tumorprogression und schlechter Prognose assoziiert ist. Diese Studie untersuchte die Rolle von LINC00520 in der cSCC-Entwicklung über seine Interaktion mit EGFR und dem PI3K/Akt-Signalweg.
Die Studie begann mit einer Microarray-Analyse zur Identifizierung differenziell exprimierter lncRNAs in cSCC-Proben. Daten des Chips GSE66359 zeigten, dass LINC00520 in cSCC signifikant herunterreguliert war. Die Multi Experiment Matrix (MEM)-Website wurde zur Vorhersage von Zielgenen von LINC00520 genutzt, wobei EGFR als Schlüsselziel identifiziert wurde. Eine KEGG-Pfadanalyse bestätigte, dass EGFR in den PI3K/Akt-Signalweg eingebunden ist, der für die cSCC-Progression entscheidend ist.
Um die funktionelle Rolle von LINC00520 zu untersuchen, wurde die cSCC-Zelllinie A431 mit verschiedenen Plasmiden transfiziert, darunter LINC00520-Überexpressions-, LINC00520-siRNA (si-LINC00520), EGFR-siRNA (si-EGFR) und EGFR-Überexpressionsplasmide. Mittels RT-qPCR und Western Blot wurden die Expressionsmuster von LINC00520, EGFR und Zwischenprodukten des PI3K/Akt-Signalwegs charakterisiert. Die Ergebnisse zeigten, dass LINC00520-Überexpression zu signifikant erhöhten LINC00520-Spiegeln und reduzierten mRNA- und Proteinspiegeln von EGFR, PI3K, AKT, VEGF, MMP-2 und MMP-9 führte. Umgekehrt führte LINC00520-Silencing zu erhöhten Spiegeln dieser Moleküle. Dies deutet darauf hin, dass LINC00520 die EGFR-Expression negativ reguliert und somit den PI3K/Akt-Signalweg inaktiviert.
Proliferations-, Migrations- und Invasionsassays wurden durchgeführt, um die funktionellen Auswirkungen von LINC00520 auf cSCC-Zellen zu bewerten. Der MTT-Assay zeigte, dass LINC00520-Überexpression die Zellproliferation hemmte, während Silencing die Proliferation förderte. Der Kratztest und Transwell-Assay demonstrierten, dass LINC00520-Überexpression die Migration und Invasion reduzierte, während Knockdown diese Prozesse verstärkte. Ein Zelladhäsionsassay zeigte zudem, dass LINC00520-Überexpression die Adhäsionsfähigkeit schwächte, während Knockdown diese erhöhte. Diese Ergebnisse unterstreichen eine tumorsuppressive Rolle von LINC00520 in cSCC-Zellen.
Zur Validierung der Befunde in vivo wurde ein Tumorigenitätsassay an Nacktmäusen durchgeführt. Zellen mit LINC00520-Überexpressionsplasmiden oder si-EGFR wurden subkutan in die Achselregion der Mäuse injiziert. Nach sechs Wochen waren die Tumorvolumina und -gewichte in den LINC00520-Überexpressions- und si-EGFR-Gruppen im Vergleich zu Kontrollgruppen signifikant reduziert. Hämatoxylin-Eosin (H&E)-Färbungen von Lymphknoten zeigten weniger metastatische Tumorzellen in diesen Gruppen, was auf eine Hemmung von Tumorwachstum und Lymphknotenmetastasen hinweist.
Die Studie untersuchte auch die molekularen Mechanismen der LINC00520-Wirkung. Bioinformatische Analysen sagten eine Bindung von LINC00520 an die 3‘-untranslatierten Region (3‘-UTR) von EGFR voraus, was durch einen Dual-Luciferase-Reportergenassay bestätigt wurde. Die Luciferase-Aktivität in der EGFR-Wt-Gruppe war signifikant reduziert, was eine spezifische Bindung von LINC00520 an EGFR belegt. RNA-Fluoreszenz-in-situ-Hybridisierung (RNA-FISH) und Immunfluoreszenzfärbung bestätigten die subzelluläre Lokalisation von LINC00520 im Zellkern und EGFR im Zytoplasma und Kern.
Der PI3K/Akt-Signalweg, der in cSCC aktiviert ist, wurde durch LINC00520-Überexpression und EGFR-Silencing inaktiviert. Die Expression von Schlüsselmolekülen dieses Wegs, einschließlich PI3K, AKT, VEGF, MMP-2 und MMP-9, war in den behandelten Gruppen signifikant reduziert. Diese Befunde legen nahe, dass LINC00520 den PI3K/Akt-Signalweg durch Herunterregulierung von EGFR hemmt und somit die cSCC-Progression unterdrückt.
Zusammenfassend zeigt diese Studie, dass LINC00520 in cSCC herunterreguliert ist und eine kritische Rolle bei der Hemmung der Tumorprogression spielt. LINC00520 unterdrückt die EGFR-Expression, was zur Inaktivierung des PI3K/Akt-Signalwegs führt. Dies hemmt Proliferation, Migration, Invasion und Adhäsion von cSCC-Zellen sowie Tumorwachstum und Lymphknotenmetastasen. Die Ergebnisse liefern neue Einblicke in die molekularen Mechanismen von cSCC und identifizieren LINC00520 als potenzielles therapeutisches Ziel für diese aggressive Hautkrebsart.
doi.org/10.1097/CM9.0000000000000070