Untersuchungen zur Expression und Funktion der PIWI-interagierenden RNA piRNA-27619 im Prostatakarzinom unter besonderer Betrachtung ihrer potenziellen onkogenen Funktion

Zusammenfassung

Das Prostatakarzinom ist weltweit das häufigste Malignom des Mannes. Es existieren anatomische, histopathologische und klinische Parameter, die prognostisch relevant sind. Aufgrund ihrer eingeschränkten Vorhersagekraft ist die Einschätzung des individuellen Risikoprofils jedoch weiterhin begrenzt. Daher wird intensiv nach Markern gesucht, die in der Lage sind, den klinisch sehr heterogenen Tumor vor der Therapieentscheidung besser zu charakterisieren. Die differenzielle Expression von onkogenen und tumorsuppressiven microRNAs (miRNAs) wurde im Prostatakarzinom beschrieben, allerdings haben bisher keine miRNA-Profile als prognostisch relevante Biomarker Eingang in die klinische Praxis gefunden. Neben miRNAs rücken in den letzten Jahren die sogenannten „PIWI-interagierenden RNAs“ (piRNAs) als eine weitere tumorassoziierte Gruppe von RNA-Molekülen in den Fokus der onkologischen Grundlagenforschung. Über die Rolle von piRNAs in der Entwicklung und Progression des Prostatakarzinoms ist derzeit noch wenig bekannt. Ausgehend von einer publizierten Studie wurde die piR-27619 als mögliche onkogene piRNA identifiziert. Anhand der piRNA-typischen 2′-O-Methylierung am 3′-Ende wurde sie als piRNA charakterisiert. Zudem zeigte sich im Rahmen bioinformatischer Untersuchungen eine homologe Sequenz zu einer Lysin-tragenden tRNA, sodass die piR-27619 den „tRNA-derived RNA fragments“ (tRFs) zugeordnet werden kann. Zur Einordnung der (patho-)physiologischen Rolle der piR-27619 in der Genese und Progression des Prostatakarzinoms erfolgte die Analyse der piR-27619-Expression im prostatischen Tumorgewebe eines Hochrisikokollektivs, welches sich über einen präoperativen PSA >20ng/ml definiert (n=121). Es zeigte sich eine tendenzielle Heraufregulation der piR-27619-Expression in Primärtumoren des Hochrisiko-Kollektivs im Vergleich zu nicht malignen Hyperplasieproben. In lymphnodalen Metastasen von Prostatakarzinomen konnte eine statistisch signifikante Überexpression der piR-27619 im Vergleich zu Primärtumoren detektiert werden. Auf dieser Beobachtung basierend erfolgte eine „Loss-of-function“-Analyse durch Transfektion von anti-piR-27619 in Zellen in vitro. In den prostatischen Tumorzelllinien PC3, LNCaP sowie DU145 führte die Herabregulation der piR-27619 zu einer signifikanten Hemmung der Proliferation bzw. induzierten Apoptose. Diese Beobachtung traf jedoch nicht auf die als relativ wenig malign eingestufte Prostatakarzinomzelllinie 22RV1 zu. Die Analyse des Caspase-3/7-Signalwegs der piR-27619-inhibierten Prostatakarzinomzelllinien PC3 und LNCaP wies eine statistisch signifikante, Caspase-abhängige Apoptoseinduktion nach. Untersuchungen des Zellzyklus zeigten einen Arrest der anti-piR-27619-transfizierten Prostatakarzinomzelllinie PC3 in der S-Phase des Zellzyklus. Die Expressionsanalyse deutet auf eine potenziell onkogene Funktion der piR-27619 im Prostatakarzinom hin, die durch meine Erforschung der piR-27619-Funktion in Bezug auf Proliferation, Apoptose und den ungestörten Ablauf des Zellzyklus bestätigt werden konnte. Die Überexpression der piR-27619 im PCa, insbesondere in lymphnodalen Metastasen, sowie das Fehlen onkogener Funktionen in piR-27619-herabregulierten PCa-Zellen lässt auf eine potenzielle Bedeutung der piR-27619 in besonders aggressiven Formen des Prostatakarzinoms schließen, die in weiterführenden Versuchen näher untersucht werden müssen.

Abstract

Background

Prostate cancer is the most common malignancy in men, yet predictive biomarkers for assessing individual risk remain insufficient. Recent research has highlighted PIWI-interacting RNA 26719 (piRNA-26719) as a potential tumor-associated gene [1] [2]. This study aims to identify and characterize the expression and function of piRNA-26719 in prostate cancer.

Methods

The expression of piRNA-26719 was analyzed in a high-risk prostate cancer cohort (n=121, PSA preoperative >20ng/ml) and prostate cancer cell lines using quantitative RT-PCR. Functional analyses, including RNA interference (RNAi) and subsequent assays for cell proliferation, apoptosis, and cell cycle distribution, were conducted in prostate cancer cell lines.

Results

piRNA-26719 was biochemically validated. Expression analysis revealed a trend toward upregulation of piRNA-26719 in primary high-risk prostate tumors compared to benign hyperplasia, with significant overexpression in lymph node metastases. Functional studies demonstrated that inhibition of piRNA-26719 led to decreased proliferation in prostate cancer cells. Apoptosis assays confirmed the induced activation of caspase-dependent apoptosis, and cell cycle analysis indicated S-phase arrest in piRNA-26719-inhibited cells, but not in the less malignant 22RV1 line.

Conclusion

These findings suggest an oncogenic role for piRNA-26719 in high-risk prostate cancer, particularly in aggressive forms, as evidenced by its overexpression in metastatic tissues. The oncogenic function of piRNA-26719 in prostate cancer is supported by its critical role in cellular proliferation, apoptosis, and cell cycle progression. These results warrant further investigation into piRNA-26719’s potential as a prognostic biomarker and therapeutic target in prostate cancer management.

Schlüsselwörter

Prostatakarzinom - piRNA - Prognosemarker

Keywords

piRNA - prostate cancer - prognostic marker

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