胃腺癌中差异表达lncRNA筛选及相关功能分析研究

来源 :河北医科大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:aa4578
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胃癌是全球常见的恶性肿瘤之一,预后相对较差,严重威胁人类健康。我国是胃癌高发国家,每年胃癌新发病例占世界新发病例40%以上,死亡率居于第二位,是严重危害中国居民健康的主要疾病。由于我国进展期胃癌患者比例较高,即使接受了手术为主的综合治疗,5年生存率仍低于30%。为了扩展胃癌的治疗手段和提高胃癌患者的生存期,探索胃癌发病的分子机制、寻找诊断及预后的生物标志物以及治疗靶点的研究是目前亟待解决的课题。  长链非编码RNA (long non-coding RNA,1ncRNA) 指长度超过200个核苷酸的非编码RNA,不具有开放阅读框,无蛋白翻译功能。长期以来,lncRNA被认为是基因组转录的“噪音”,无生物学功能。目前越来越多的研究结果显示lncRNA在调节基因表达的过程中起到了重要的作用,在多种肿瘤如胃癌、乳腺癌、结肠癌、肝癌的发生、发展、转移以及复发过程中的重要作用也得到了证实。尽管己经取得一些进展,有关lncRNA在胃癌中所起的作用的研究还处于起步阶段,胃癌相关的lncRNA表达谱并未明了,lncRNA在胃癌病理机制中的具体作用了解较少。  为此,我们应用高通量测序技术对胃腺癌和癌旁组织样本中的lncRNA进行筛选,以期发现在胃腺癌中差异表达的lncRNA;根据高通量测序结果及生物信息学分析所得数据,挑选在胃腺癌组织中相对高表达,并且可能具有生物学功能的lncRNA,分析其与胃腺癌临床病理资料的关系;利用小干扰RNA(siRNA)下调其表达,观察其对胃癌细胞的增殖、凋亡、转移等生物学行为的影响,并初步研究其可能机制。本次研究将有助于揭示胃腺癌的进展机制,同时也为胃腺癌的诊断、预后的生物标志物及靶向治疗药物的寻找与开发提供实验基础。  第一部分 胃腺癌组织与癌旁组织中差异lncRNA筛选及验证  目的:为探讨胃腺癌中lncRNA的表达情况,本研究应用高通量测序检测lncRNA在胃腺癌组织中的表达谱,并明确lncRNA及mRNA在胃腺癌组织与癌旁组织中的表达是否存在差异。  方法:提取3例胃腺癌患者的肿瘤组织与癌旁组织中的RNA,应用高通量测序技术构建胃腺癌中差异表达lncRNA及mRNA表达谱。建立差异表达的lncRNA及mRNA共表达网络,通过GO分析及KEGG富集分析预测差异表达lncRNA的生物功能。10例患者进行了测序表达谱的结果验证,选取4条lncRNA应用qRT-PCR 验证高通量测序结果。  结果:通过高通量测序技术,在胃腺癌组织和癌旁组织中找到74条差异表达的lncRNA,其中上调lncRNA有43条,下调的有31条(FDR<0.05);449条差异表达的mRNA,其中上调的mRNA共有238条,下调的mRNA共有211条。与差异表达lncRNA共表达的差异表达的mRNA显著富集在胃酸分泌,补体途径、胰腺分泌、细胞因子及其受体相互作用以及JAK-STAT信号通路。选取的4条lncRNA,与癌旁组织相比,lncRNA SNHG3 在 胃 腺 癌 呈 相 对 高 表 达 (Z=2.7324,P=0.0065) ; 而ENSG00000259291、ENSG00000279146 、Linc00261在癌组织中呈相对低表达(ENSG00000259291:Z=-2.0032,P=0.0452;ENSG00000279146:Z=-2.1544,P=0.0312;Linc00261:Z=-3.1371,P=0.0017),qRT-PCR 验证结果与高通量测序结果一致。  小结:  1. LncRNA高通量测序结果显示与癌旁组织相比,在胃腺癌组织中存在74条表达异常的lncRNA,其中上调的有43条,下调的有31条。  2.高通量测序结果还显示在胃腺癌组织和癌旁组织中有449条差异表达的mRNA,其中上调的mRNA共有238条,下调的mRNA共有211条。  3.选取差异表达的lncRNA通过qRT-PCR检测对测序结果进行验证,检测结果与高通量测序结果相一致,高通量测序结果可靠。  第二部分 LncRNA SNHG3在胃腺癌组织中的表达及临床意义  目的:探讨长链非编码RNA小核仁RNA宿主基因3(small nucleolar RNA host gene 3,SNHG3)在胃腺癌组织和对应的癌旁组织的差异表达,分析lncRNA SNHG3的表达水平与临床病理学特征之间的关系。  方法:收集2016年2月~2016年7月在河北医科大学第四医院住院手术切除的42例胃腺癌患者的胃腺癌组织标本及对应的癌旁组织,采用qRT-PCR检测lncRNA SNHG3的表达水平,分析lncRNA SNHG3的表达水平与临床病理学特征之间的关系。应用SAS9.1对数据进行分析,计量资料采用平均数士标准差或中位数M(P25 ~P75)表示,计量资料满足正态分布且方差齐同的比较,采用两组独立样本的t检验;方差不齐的非正态分布的计量资料采用秩和检验。计数资料采用卡方检验,当理论数<5时,进行连续校正。  结果:胃腺癌组织中lncRNA SNHG3△CT值为4.87±1.38,癌旁组织中 lncRNA SNHG3△CT 值 为 5.66±1.22,具 有 显 著 性 差 异(t=4.01,P=0.0002 )。胃腺癌组织、癌旁组织的lncRNA SNHG3相对表达量(2-△CT)分别是0.0358(0.0208~0.0860)、0.0215(0.0140~0.0330),具有显著性差异(Z=2.85,P=0.0043 )。42对样本中,有30对(71.4%,30/42)的胃腺癌组织的lncRNA SNHG3表达量高于癌旁组织,其中20对(47.6%,20/42)的胃腺癌组织中lncRNA SNHG3表达量是癌旁组织的2倍及2倍以上。lncRNA SNHG3的表达水平与胃腺癌患者临床病理资料应用χ2检验统计分析发现,60.6%的胃腺癌T3、T4期患者lncRNA SNHG3的表达≥2倍,而在T1、T2期胃腺癌患者lncRNA SNHG3的表达均<2倍,具有显著性差异(χ2=8.1252,P=0.0044 )。淋巴结转移组中有57.6%的患者lncRNA SNHG3的表达≥2倍,在无淋巴结转移组有11.1%患者lncRNA SNHG3的表达≥2倍,具有显著性差异(χ2=4.399,P=0.039 )。TNM分期Ⅲ+Ⅳ期患者63.33%的lncRNA SNHG3的表达≥2倍,显著高于Ⅰ+Ⅱ期患者的8.33%(χ2=10.395,P=0.0013 )。LncRNA SNHG3的表达水平与患者年龄、性别、肿瘤大小、肿瘤位置、分化程度、血管侵犯、神经侵犯无关。  小结:  1.与癌旁组织相比,LncRNA SNHG3在胃腺癌组织中的表达水平显著上调。  2.胃腺癌组织中lncRNA SNHG3的表达水平与肿瘤的浸润深度、淋巴结转移、TNM分期显著相关,提示lncRNA SNHG3在胃腺癌的发生、发展、侵袭、转移的过程中发挥了重要作用。  3. LncRNA SNHG3的表达水平与胃腺癌患者的年龄、性别、肿瘤大小、肿瘤位置、分化程度、血管侵犯、神经侵犯无关。  第三部分 LncRNA SNHG3对胃癌细胞株生物学功能的影响及初步机制研究  目的:探讨lncRNA SNHG3在人胃癌细胞系与正常胃黏膜上皮细胞系中的差异表达,以及抑制lncRNA SNHG3的表达对胃癌细胞增殖、迁移、侵袭能力的影响及可能机制。  方法:利用siRNA技术敲低lncRNA SNHG3的表达,通过CCK8、克隆形成实验、Transwell迁移和侵袭实验、流式细胞技术测定从细胞水平初步探讨lncRNA SNHG3对胃癌细胞功能的影响。Western blot观察抑制lncRNA SNHG3表达对胃癌细胞增殖和转移相关STAT3、MMP-2和P-STAT3蛋白的表达情况。  结果:与胃正常粘膜上皮细胞GES1相比,人胃癌细胞株MGC-803、人胃癌细胞株 BGC-823 的 lncRNA SNHG3 的相对表达量显著增高(MGC-803:P<0.01;BGC-823:P<0.05 )。siRNA 转染胃癌细胞株MGC-803、BGC-823 对 lncRNA SNHG3 表达的抑制作用明显。敲低lncRNA SNHG3的表达可降低胃癌细胞株MGC-803、BGC-823的增殖能力(MGC-803,P<0.01;BGC-823,P<0.01),敲低lncRNA SNHG3的表达后胃癌细胞株MGC-803和BGC-823的克隆形成能力减弱(MGC-803:P<0.01,BGC-823:P<0.01),抑制胃癌细胞MGC-803和BGC-823进入G2/M期(MGC-803:P<0.01,BGC-823:P<0.01),从而抑制其分裂增殖;诱导胃癌细胞MGC-803、BGC-823的凋亡(MGC-803:P<0.001,BGC-823:P<0.001)。敲低lncRNA SNHG3的表达抑制了胃癌细胞MGC-803、BGC-823迁移(MGC-803:P<0.01;BGC-823:P<0.01)和侵袭能力(MGC-803:P<0.01;BGC-823:P<0.01);敲低lncRNA SNHG3后MGC-803和BGC-823细胞 STAT3、MMP2 蛋白的表达水平显著下降(MGC-803: P<0.05;BGC-823:P<0.05),P-STAT3/STAT3的比值显著降低(MGC-803:P<0.05;BGC-823:P<0.05)。  小结:  1.通过敲低胃癌细胞中lncRNA SNHG3的表达,发现胃癌细胞的增殖能力、克隆形成能力均受到显著抑制,抑制胃癌细胞进入G2/M期,胃癌细胞凋亡比例显著增加,迁移及侵袭能力均得到了显著削弱,说明lncRNA SNHG3参与了胃癌细胞增殖与抗凋亡的同时,在侵袭和转移的过程中可能也扮演了重要的角色。  2.敲低胃癌细胞中lncRNA SNHG3的表达,可能是通过下调STAT3、MMP2的表达和STAT3的磷酸化水平,抑制了MGC-803和BGC-823细胞的增殖、侵袭过程,抑制长链非编码RNA SNHG3基因有望应用于胃癌的靶向治疗。  结论:  1.高通量测序结果显示,与癌旁组织相比,在胃腺癌组织中存在差异表达的lncRNA和mRNA,其中74条表达异常的lncRNA,上调的有43条,下调的有31条;449条差异表达的mRNA,上调的有238条,下调的有211条。选取的差异表达的lncRNA通过qRT-PCR检测对测序结果进行验证,检测结果与高通量测序结果相一致,高通量测序结果是可靠的。  2. LncRNA SNHG3在胃腺癌组织中的表达水平显著上调,并与肿瘤的浸润深度、淋巴结转移、TNM分期显著相关,而与胃腺癌患者的年龄、性别、肿瘤大小、肿瘤位置、分化程度、血管侵犯、神经侵犯无关。提示lncRNA SNHG3在胃腺癌的发生、发展、侵袭、转移的过程中发挥了重要作用。  3.敲低胃癌细胞中lncRNA SNHG3的表达,胃癌细胞的增殖能力、克隆形成能力均受到显著抑制,抑制胃癌细胞进入G2/M期,胃癌细胞凋亡比例显著增加,迁移及侵袭能力均得到了显著削弱,说明lncRNA SNHG3参与了胃癌细胞增殖与抗凋亡的同时,在侵袭和转移的过程中可能也扮演了重要的角色。这可能是通过下调STAT3、MMP2的表达和STAT3的磷酸化水平,抑制了胃癌细胞的增殖、侵袭过程,抑制lncRNA SNHG3基因有望应用于胃癌的靶向治疗。
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