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肝细胞癌（Hepatocellular carcinoma,HCC）是最常见的肝脏恶性肿瘤之一,其中乙型肝炎病毒（Hepatitis B Virus,HBV）和丙型肝炎病毒（Hepatitis C Virus,HCV）的感染是HCC的主要病因。目前HCC占我国所有新发癌症病例的第五位,所有癌症致死性疾病的第二位,严重危害着人类健康。HCC的早期诊断、综合及个体化治疗、治疗后监测复发及远处转移,是提高肝癌诊断率及治愈率的重要手段。MiRNA是一类内生的、长度约为20-24个核苷酸的小RNA,其在细胞内具有多种重要的调节作用,与细胞生长、代谢、凋亡、肿瘤发生、肿瘤细胞侵袭性以及肿瘤治疗等方面存在密切关系。迄今为止,许多研究证实了miRNA在多种恶性肿瘤中的异常表达,如乳腺癌、脑癌、大肠癌、肝癌、肺癌、淋巴瘤、前列腺癌、甲状腺癌等。在肝癌中,miRNA可作为诊断标记物miRNA辅助临床肝癌诊治,同时也通过多种细胞信号通路影响肝癌发生发展。自噬（Autophagy）作为细胞的一种自我保护机制,与肿瘤发生息息相关。由于自噬与细胞代谢、蛋白质和细胞器周转、细胞生存等密切相关,所以自噬在肿瘤中的作用呈现动态及多样性变化,具有高度的复杂性。MiRNA如何调节自噬过程至今尚未明确,持续发现的调节自噬新的miRNA提示我们,miRNA作为重要分子可通过靶向调控自噬相关基因的表达,影响自噬的过程,调节疾病进展,因此值得进一步探索异常表达的miRNA调控自噬与疾病进展的关系。本研究通过公共数据库筛选与肝癌自噬相关的miRNA,并分析它们的临床意义;在肝癌细胞系,通过缺氧诱导自噬,收集各组细胞进行miRNA和mRNA测序,根据转录组测序数据分析不同肝癌细胞中自噬相关miRNA及其可能作用机制;并初步确定参与肝癌自噬的关键miRNA及其靶基因;稳定过表达/抑制miRNA后检测自噬活性,观察自噬现象,检测miRNA下游信号通路基因变化,为miRNA在HCC诊断、治疗及随访提供理论及实验基础。第一部分:基于TCGA数据库机器学习法研究miRNA作为肝癌诊断生物标志物的价值目的:筛选潜在的HCC诊断生物标志物,初步确定具有诊断潜力的miRNA。方法:根据癌症基因组图谱（The Cancer Genome Atlas database,T CGA）数据库,通过随机森林算法初步确定最具诊断价值的差异表达的miRNA。建立分类模型以区分患有肝细胞癌的患者和正常个体,然后在差异表达的miRNA和mRNA之间构建调控网络。使用GSE63046数据集来验证鉴定出的差异表达miRNA的表达,同时进行差异表达miRNA的诊断和预后分析。结果:1.总共发现14个差异表达的miRNA（均上调）和2,982个差异表达的mRNA（1,989个上调和993下调）,其中hsa-miR-10b-5p,hsa-miR-10b-3p,hsa-miR-224-5p,hsa-miR-183-5p和hsa-miR-182-5p被认为可能是肝细胞癌诊断生物标志物;2.这五个miRNA靶向的mRNA包括SFRP1,EDNRB,NR4A3,FHL2,NKX3-1,IL6ST,FOXO1。“胆汁酸的生物合成和胆固醇代谢”通路是这些靶标mRNA最富集的信号通路;3.初步确定的五个miRNA的验证与GSE63046数据集验证结果一致;4.Hsa-miR-10b-5p和hsa-miR-10b-3p可能对肝细胞癌患者预后具有重要的价值。小结:1.5个差异表达的miRNA可以被视为肝细胞癌患者的诊断生物标志物。2.5个miRNA靶向的mRNA（包括SFRP1,EDNRB,NR4A3,FHL2,NKX3-1,IL6ST和FOXO1）差异表达水平可能与肝细胞癌的发生有关。第二部分:MiRNA作为肝癌诊断生物学标志物的体外验证研究目的:肝癌差异表达miRNA的临床体外验证。方法:留取7例肝细胞癌肝癌组织及癌旁2cm癌旁组织,应用RT-q PCR方法定量分析肝癌差异表达miRNA（hsa-miR-10b-5p,hsa-miR-10b-3p,hsa-miR-224-5p,hsa-miR-183-5p、hsa-miR-182-5p）组织水平。结果:7名HCC患者中5个差异表达的miRNA的表达水平全部上调,并且hsa-miR-224-5p上调最为显著,与第一部分的生物信息学分析结果一致。小结:1.5个差异表达的miRNA可以被视为肝细胞癌患者的诊断生物标志物2.肝组织样本miRNA水平与公共数据集研究结果一致。第三部分:基于转录组测序进行肝癌自噬相关的机制研究目的:探索肝癌自噬相关新分子,进一步阐明其在调控自噬影响肝癌中进展的作用机制。方法:本部分首先建立缺氧诱导的细胞自噬模型,通过电子显微镜观察自噬泡的数量。Western Blot和Transwell实验分析自噬相关蛋白表达水平和细胞侵袭力。转录组测序分析对照组和低氧组肝癌细胞差异表达的mRNA和miRNA。建立miRNA-mRNA相互作用网络和miRNA靶向的基因的功能富集分析探索缺氧诱导肝癌自噬的潜在机制。结果:1.我们发现缺氧可能通过诱导自噬促进肝癌细胞的侵袭;2.与正常对照组相比,诱导HCCLM3自噬组和SMMC-7721自噬组中共鉴定出407个共享mRNA和57个共享miRNA。此外,278个mRNA属于癌症自噬特异性mRNA,24个miRNA被鉴定为癌自噬特异性miRNA。小结:1.基于miRNA-mRNA相互作用网络获得了19种高度表达的miRNA。2.Hsa-miR-483-5p,hsa-miR-4739,has-miR-214-3p和has-miR-296-5p可能是与肝癌自噬相关的潜在分子标记物。结论:1.Hsa-miR-10b-5p,hsa-miR-10b-3p,hsa-miR-224-5p,hsa-miR-183-5p和hsa-miR-182-5p可能是肝细胞癌诊断标志物。2.临床组织样本证实上述miRNA可能是临床肝癌诊断标记物。3.细胞水平探索发现,hsa-miR-483-5p,hsa-miR-4739,has-miR-214-3p和has-miR-296-5p可能是与肝癌自噬相关的重要分子。4.筛选肝癌及肝癌自噬相关miRNA有助于了解肝癌自噬的潜在分子机制,同时为临床诊断、监测预后提供新的治疗靶点。