特发性肺间质纤维化LncRNA CDKN2B-AS1低表达预示肺癌高风险的研究

来源 :山西医科大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:tswdforu
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特发性肺间质纤维化(idiopathic pulmonary fibrosis,IPF)是老年人常见的疾病,高发年龄为55-70岁,其主要病理改变为成纤维细胞增生和细胞外基质沉积,通常会有多种合并症,这些合并症的存在对患者的生活质量及存活率有着明显的影响,甚至远远超过了呼吸困难本身。该病目前尚无有效治疗方法,因此,及时发现并减少并发症,改善患者预后是治疗的关键。  目前研究证实IPF中异常的纤维化过程形成疤痕病灶,可能是肺癌发生的潜在病灶,研究证实纤维化明显的区域,更易合并肺癌,以非小细胞肺癌(non-small-cell lung cancer,NSCLC)为主要病理类型。IPF合并肺癌的机理尚未完全阐明。一些信号通路被证实参与了这个过程,尤其是P53信号通路。近几年的研究也证实,长链非编码RNA(Long Noncoding RNA,LncRNA)介入了肺癌及IPF的发生发展。那么LncRNA是否在IPF中异常表达并促进其合并肺癌的过程机制如何。是否通过P53通路促进肿瘤的形成。  为此,本课题收集IPF患者外周血液标本,通过高通量测序检测其LncRNA及mRNA的差异表达,筛选出与肺癌通路相关的LncRNA及mRNA,通过同源性检测后,进行动物实验进一步验证其相互关系,以期进一步阐明LncRNA在IPF中的作用以及促进合并肺癌的作用机制,为早期发现其合并症提供新的思路。  本课题包括三部分,5个实验,分述如下:  第一部分:特发性肺间质纤维化患者外周血LncRNA测序分析及验证  实验一:特发性肺纤维化患者外周血LncRNA测序分析  目的:  检测IPF患者外周血非编码长链RNA(LncRNA)表达变化,通过生物信息学分析筛选出与癌症P53通路相关的差异LncRNA及mRNA。  方法:  根据IPF诊断标准筛选4名患者和4名一般情况相当的健康自愿者,两组患者均无高血压糖尿病等其他疾病。分别留取患者静脉血3ml,抽取RNA通过高通量测序法检测LncRNA和mRNA的表达,通过生物信息学分析,选出差异表达的LncRNA和mRNA,应用GO分析和PATHWAY分析软件,筛选出与肿瘤发生相关的mRNA。  结果:  1、通过高通量测序检测结果发现,IPF患者外周血LncRNA与正常对照组相比较,共有440个表达上调,1376个表达下调。  2、通过生物信息学分析显示LncRNA(CDKN2B-AS1)表达明显下调,而且它的邻近基因mRNA(CDKN2A)表达也明显下调(P<0.05)。  3、应用GO分析及PATHWAY分析软件分析发现CDKN2A富集在P53信号通路和NSCLC信号通路上,应用Fisher法进行计算,结果显示P值分别为0.013和0.0039。  实验二: CDKN2B-AS1和CDKN2A在IPF患者外周血中表达的验证  目的:  通过检测20例IPF患者外周血,进一步验证LncRNA CDKN2B-AS1和其邻近基因CDKN2A mRNA的差异表达。  方法:  再选取20例IPF患者和20例对照组,分别留取静脉血抽提RNA进行PCR检测,验证筛选出来的LncRNA和mRNA在两组的差异表达。  结果:  对20例IPF患者外周血进行RT-PCR验证,同样发现CDKN2B-AS1和CDKN2A在IPF组表达较对照组明显下调。  第二部分:CDKN2B-AS1和CDKN2A在肺癌组织表达检测  实验三:人体肺癌组织和癌旁正常肺组织CDKN2B-AS1和CDKN2A含量检测  目的:  检测CDKN2B-AS1和CDKN2A在肺癌组织中有无差异表达。  方法:  选取6例肺癌手术病人的癌标本和6例癌旁正常肺组织标本,PCR法检测CDKN2B-AS1、CDKN2A分别在癌组织和癌旁正常肺组织的表达。  结果:  在肺癌组织中CDKN2B-AS1和CDKN2A表达均较周围癌旁正常肺组织明显下调,差异有统计学意义。  第三部分:CDKN2B-AS1、CDKN2A低表达对P53的表达的影响  实验四:博来霉素诱导鼠纤维化模型CDKN2B-AS1、CDKN2A和P53表达检测  目的:  通过动物实验进一步分析CDKN2B-AS1、CDKN2A的表达以及P53表达。进一步探讨二者在IPF和肺癌中的作用机理。  方法:  通过生物信息学分析显示该LncRNA在人类和小鼠中的同源性比较高。选取48只SPF级雄性野生C57BL/6小鼠随机分为四组:正常组、肺纤维化组、肺癌组,肺纤维化合并肺癌组,每组12只,分别造模,建立肺纤维化动物模型和肺癌动物模型以及肺纤维化合并肺癌模型,分别留取肺组织及血液标本。通过HE染色、Masson染色观察纤维化程度, PCR法检测CDKN2B-AS1、CDKN2A mRNA在各组中的表达,western-blot法检测P53、CDKN2A蛋白在各组中的表达。  结果:  1、RT-PCR检测结果发现CDKN2B-AS1和CDKN2A在肺纤维化组表达较正常组明显下调,在肺纤维化合并肺癌组下调更明显,与正常组相比有统计学意义(P<0.05),CDKN2B-AS1和CDKN2A呈正相关,Pearson相关系数为0.985,P=0.000,CDKN2B-AS1和P53呈正相关,Pearson相关系数为0.860,P=0.000。  2、western法结果发现CDKN2A、P53蛋白在正常组表达明显,肺纤维化组下降,肺纤维化合并肺癌组下降更明显,与正常组相比有统计学意义(P<0.05)。  实验五:细胞水平检测CDKN2B-AS1、P53和CDKN2A表达  目的:  通过细胞培养进一步验证CDKN2B-AS1、CDKN2A的调控表达以及CDKN2A对P53表达的影响。进一步探讨IPF合并肺癌的作用机理。  方法:  培养MRC5细胞,使用TGF-β1建立纤维化细胞模型。使用siRNA干扰CDKN2B-AS1。随机分为6组,正常组、干预组(加入TGF-β1干预)、阴性siRNA组、阴性siRNA干预组、阳性siRNA组、阳性siRNA干预组。倒置相差显微镜观察各组的形态变化,PCR法检测CDKN2B-AS1、CDKN2A在各组中的表达,western法检测P53、CDKN2A在各组中的表达。  结果:  1、细胞水平倒置相差显微镜观察发现TGF-β1干预后,MRC5细胞形态变得更加细长。  2、PCR验证发现siRNA干扰后,CDKN2B-AS1和CDKN2A基本不表达。Pearson检验CDKN2B-AS1和CDKN2A呈正相关,Pearson相关系数为0.988,P=0.000,进一步说明CDKN2B-AS1和CDKN2A是临近基因的关系,CDKN2B-AS1通过调控CDKN2A来发挥作用。  3、western-blot检测结果TGF-?干预后CDKN2A蛋白表达减少,P53蛋白表达也明显减少。  4、TGF-β1干预后MRC5细胞CDKN2B-AS1、CDKN2A和P53的表达均明显减少,Pearson检验结果CDKN2B-AS1和P53呈正相关,Pearson相关系数为0.772,P=0.000,提示CDKN2B-AS1与P53可能存在调控关系。  结论:  1、IPF患者外周血中LncRNA和mRNA存在差异表达,其中CDKN2B-AS1和它的邻近基因CDKN2A表达明显下调。  2、CDKN2B-AS1和CDKN2A在肺癌组织中表达减少,可能参与了肺癌的发生发展。  3、LncRNA(CDKN2B-AS1)可能通过调控它的邻近基因mRNA(CDKN2A)影响P53信号通路,导致肺纤维化合并肺癌的风险增高。  4、通过细胞实验进一步证实了CDKN2B-AS1通过调控CDKN2A发挥作用,TGF-β1干预后MRC5细胞CDKN2A和P53的表达均明显减少,进而证实CDKN2B-AS1与P53可能存在调控关系。
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