RAS基因相关反义长链非编码RNA在肺癌中的表达和功能研究

来源 :广州医科大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:dingdang7456
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研究背景:
  肺癌是人类最常见的恶性肿瘤之一,严重威胁人类生命健康,其发病率和死亡率均排在我国疾病谱首位。不同类型的肺癌其治疗策略差异非常大,准确诊断尤为关键。目前业内推荐的理切片诊断方法,虽然准确率较高,但耗时长,且取样部位对病理诊断影响较大。临床上,亟需能够对肺癌进行准确诊断分型的生物标志物。近年,长链非编码RNA(LncRNA)作为肺癌诊断和预后的生物标志物被逐渐重视,越来越多的研究显示,LncRNA与肺癌的发生、发展、侵袭和转移等生物学行为有密切关系。这些特征使得LncRNA具有作为肿瘤诊断、进展及预后评价标志的巨大潜力。LncRNA根据其在基因中的位置分为五种,其中反义长链非编码RNA(asLncRNA)又因其结构特殊而备受关注,成为近年肿瘤研究的热点。证据显示,asLncRNA可通过与其他RNA互补而导致染色体重塑,在基因启动激活到翻译一系列过程中调控靶基因的表达,在肿瘤的发生与发展中发挥独特作用。RAS基因是一类原癌基因,当原癌基因被激活后即成为癌基因。RAS基因包括五个亚家族共计超过150个癌基因。目前,有关asLncRNA与肺癌关系的研究报道较少,针对RAS基因asLncRNA在肺癌中的作用和机制更是尚未见报道。课题组前期二代测序分析发现可能与RAS基因有关的反义长链非编码RNA在肺癌组织中异常表达,分别是lnc-RAB11B-AS1,lnc-RAB30-AS1。对此,我们通过查阅文献、生物学信息分析以及预实验,获得了以下生物学线索:1、lnc-RAB11B-AS1位于19号染色体q13.2区段,有研究报道,该区段的异常与吸烟导致的COPD有关;lnc-RAB30-AS1位于11号染色体q14.1区段,有研究报道,该区段异常与肺鳞癌等多种癌症有关。2、生物信息学分析发现,lnc-RAB11B-AS1与癌基因RAB11B的启动子序列存在反向互补。lnc-RAB30-AS1和RAB30启动子序列呈现反向互补。3、RAB11B参与蛋白质及其受体的胞质分裂等功能,且在包括肺癌在内多种肿瘤中异常表达,参与肿瘤的发生发展进程;RAB30研究较少。在动物实验室显示,小鼠小肠腺癌的发生与RAB30上调呈现正相关。综合以上信息,我们提出本项目的科学研究假设:长链非编码RNAlnc-RAB11B-AS1和lnc-RAB30-AS1可能分别通过调控他们的靶基因RAB11B和RAB30促进癌基因的表达而影响肺癌的发生、发展。因此,本课题拟通过大样本单纯病例研究探索以上两个asLncRNA在肺癌中的表达模式,以及异常表达的该两个asLncRNA对肺腺癌细胞系生物学表型的影响,并通过动物模型探索异常表达在体内对肿瘤细胞增殖和转移的影响,以期揭示lnc-RAB11B-AS1,lnc-RAB30-AS1在肺癌发生和发展过程中所起作用,为我国人群肺癌防治提供科学依据。
  第一部分反义长链非编码RNARAB11B-AS1在肺癌中的表达及功能研究
  研究目的:
  分析、探索lnc-RAB11B-AS1在肺癌中的表达模式及其功能,以及可能的调控机制。
  材料与方法:
  1、检测实验室收集的276对肺癌组织-癌旁正常组织中lnc-RAB11B-AS1的相对表达量,同时分析lnc-RAB11B-AS1表达量与肺癌患者临床特征之间的关联。
  2、通过构建lnc-RAB11B-AS1慢病毒过表达载体、干扰载体—包装慢病毒颗粒—感染靶细胞—筛选稳定转染肺腺癌系;通过以上稳定转染肺腺癌细胞系进行细胞生物学实验验证异常表达的lnc-RAB11B-AS1对细胞表型的影响:利用CCK-8细胞增殖实验鉴定异常表达的lnc-RAB11B-AS1对肺腺癌细胞系增殖能力的影响;利用流式细胞仪检测lnc-RAB11B-AS1异常表达对肺腺癌细胞系周期和凋亡的影响;利用TransWellInvasion/Migration实验鉴定lnc-RAB11B-AS1异常表达对肺腺癌细胞系侵袭和转移能力的影响;利用细胞集落形成实验检验lnc-RAB11B-AS1异常表达对肺腺癌细胞系恶性增殖能力的影响;利用裸鼠荷瘤实验分析lnc-RAB11B-AS1异常表达对肺腺癌细胞系体内增殖能力的影响。
  结果:
  1、qPCR结果显示lnc-RAB11B-AS1在肺癌组织中表达上调,58.70%(162/276)的肺癌患者癌组织表达量高于癌旁正常组织,41.30%(114/276)的肺癌患者癌组织表达量低于癌旁正常组织(癌组织vs癌旁组织:0.002653±0.003534vs0.001796±0.002066;P=0.026);lnc-RAB11B-AS1的表达,与肺癌临床分期(P<0.001)、淋巴结转移(P<0.001)及远处转移(P<0.001)存在显著相关;lnc-RAB11B-AS1过表达患者的中位生存期vs.低表达=12.0个月vs.23.0个月,Plogrank<0.01。lnc-RAB11B-AS1亚细胞定位主要定位于肺腺癌细胞核。
  2、过表达lnc-RAB11B-AS1可明显促进肺腺癌细胞系的增殖能力,干扰lnc-RAB11B-AS1可抑制肺腺癌细胞系的增殖能力(P<0.05);lnc-RAB11B-AS1过表达组细胞克隆数明显多于过表达对照组,干扰组克隆数明显少于干扰对照组;lnc-RAB11B-AS1过表达可减少休眠期及分裂前期细胞(G0-G1)期,增加DNA合成后期及分裂期细胞(G2-M期),从而促进细胞分裂增殖;过表达lnc-RAB11B-AS1导致肺腺癌细胞系A549和PC-9凋亡比例缩小,干扰lnc-RAB11B-AS1表达后凋亡显著增加;过表达lnc-RAB11B-AS1导致肺腺癌细胞系A549和PC-9迁移数量增加,干扰lnc-RAB11B-AS1表达后迁移显著减少;过表达lnc-RAB11B-AS1导致肺腺癌细胞系A549和PC-9侵袭数量增加,干扰lnc-RAB11B-AS1表达后侵袭显著减少;过表达lnc-RAB11B-AS1促进肺腺癌细胞系A549和PC-9在裸鼠体内增殖,干扰lnc-RAB11B-AS1表达后抑制A549和PC-9在裸鼠体内增殖。
  3、qPCR结果显示靶基因RAB11B在肺癌组织中表达上调,56.90%(157/276)的肺癌患者癌组织表达量高于癌旁正常组织,43.10%(119/276)的肺癌患者癌组织表达量低于癌旁正常组织(癌组织vs癌旁组织=0.008692±0.006618vs0.007071±0.004320,P=0.023);靶基因RAB11B和长链非编码RNAlnc-RAB11B-AS1两者相对表达量呈正相关(R=0.5044,P<0.01)。
  结论:
  1、lnc-RAB11B-AS1在肺癌组织中过表达;lnc-RAB11B-AS1过表达能促进肺癌患者的临床进展;缩短肺癌患者生存期。
  2、细胞功能实验显示,稳定过表达lnc-RAB11B-AS1能够促进肺癌细胞系生长、增殖、转移和侵袭,裸鼠动物实验结果显示,过表达lnc-RAB11B-AS1能够促进肺癌细胞系在体内生长。
  3、RAB11B是与lnc-RAB11B-AS1表达量呈正相关的靶基因。
  第二部分反义长链非编码RNARAB30-AS1在肺癌中的表达及功能研究
  研究目的:
  分析、探索lnc-RAB30-AS1在肺癌中的表达模式及其功能,以及可能的调控机制。
  材料与方法:
  1、检测实验室收集的276对肺癌组织-癌旁正常组织中lnc-RAB30-AS1的相对表达量,同时分析lnc-RAB30-AS1表达量与肺癌患者临床特征之间的关联。
  2、通过构建lnc-RAB30-AS1慢病毒过表达载体、干扰载体—包装慢病毒颗粒—感染靶细胞—筛选稳定转染肺腺癌系;通过以上稳定转染肺腺癌细胞系进行细胞生物学实验验证异常表达的lnc-RAB30-AS1对细胞表型的影响:利用CCK-8细胞增殖实验鉴定异常表达的lnc-RAB30-AS1对肺腺癌细胞系增殖能力的影响;利用流式细胞仪检测lnc-RAB30-AS1异常表达对肺腺癌细胞系周期和凋亡的影响;利用TransWellInvasion/Migration实验鉴定lnc-RAB30-AS1异常表达对肺腺癌细胞系侵袭和转移能力的影响;利用细胞集落形成实验检验lnc-RAB30-AS1异常表达对肺腺癌细胞系恶性增殖能力的影响;利用裸鼠荷瘤实验分析lnc-RAB30-AS1异常表达对肺腺癌细胞系体内增殖能力的影响。
  结果:
  1、qPCR结果显示lnc-RAB30-AS1在肺癌组织中表达上调,51.08%(141/276)的肺癌患者癌组织表达量高于癌旁正常组织,48.91%(135/276)的肺癌患者癌组织表达量低于癌旁正常组织(癌组织vs癌旁组织:0.002358±0.001181vs0.001129±0.005207;P=0.019)。lnc-RAB30-AS1的表达,与肺癌临床分期(P<0.001)、肿瘤大小(P=0.007);淋巴结转移(P<0.001)、远处转移(P=0.001)存在显著相关;lnc-RAB30-AS1过表达患者的中位生存期vs.低表达=12.0个月vs.19.0个月,Plogrank<0.01。lnc-RAB30-AS1亚细胞定位主要定位于肺腺癌细胞核;
  2、过表达lnc-RAB30-AS1可明显促进肺腺癌细胞系的增殖能力,干扰lnc-RAB30-AS1可抑制肺腺癌细胞系的增殖能力(P<0.01);lnc-RAB30-AS1过表达组细胞克隆数明显多于过表达对照组,干扰组克隆数明显少于干扰对照组;lnc-RAB30-AS1过表达可减少休眠期及分裂前期细胞(G0-G1)期,增加DNA合成后期及分裂期细胞(G2-M期),从而促进细胞分裂增殖;过表达lnc-RAB30-AS1将导致肺腺癌细胞系A549和PC-9凋亡比例缩小,干扰lnc-RAB30-AS1表达后凋亡显著增加;过表达lnc-RAB30-AS1导致肺腺癌细胞系A549和PC-9迁移数量增加,干扰lnc-RAB30-AS1表达后迁移显著减少;过表达lnc-RAB30-AS1导致肺腺癌细胞系A549和PC-9侵袭数量增加,干扰lnc-RAB30-AS1表达后侵袭显著减少;过表达lnc-RAB30-AS1将促进肺腺癌细胞系A549和PC-9在裸鼠体内增殖,干扰lnc-RAB30-AS1表达后抑制A549和PC-9在裸鼠体内增殖。
  3、qPCR结果显示lnc-RAB30-AS1在肺癌组织中表达上调,52.17%(144/276)的肺癌患者癌组织表达量高于癌旁正常组织,47.83%(132/276)的肺癌患者癌组织表达量低于癌旁正常组织(癌组织vs癌旁组织=0.003241±0.003656vs0.002508±0.002195,P=0.047);RAB30和lnc-RAB30-AS1两者相对表达量呈正相关(R=0.5042,P<0.01)。
  结论:
  1、lnc-RAB30-AS1在肺癌组织中过表达;lnc-RAB30-AS1过表达能促进肺癌患者的临床进展;缩短肺癌患者生存期。
  2、细胞功能实验显示,稳定过表达lnc-RAB30-AS1能够促进肺癌细胞系生长、增殖、转移和侵袭,裸鼠动物实验结果显示,过表达lnc-RAB30-AS1能够促进肺癌细胞系在体内生长。
  3、RAB30是与lnc-RAB30-AS1表达量呈正相关的靶基因。
  不足之处:
  本研究虽证实了lnc-RAB11B-AS1、lnc-RAB30-AS1与肺癌发生、发展之间的关联,但是lnc-RAB11B-AS1如何调控靶基因RAB11B以及lnc-RAB30-AS1如何调控靶基因RAB30的作用机制尚不明确。课题中仅通过生物信息学预测了lnc-RAB11B-AS1、lnc-RAB30-AS1通过分别结合RAB11B、RAB30基因启动子区影响其结合相应miRNA进而影响肺癌发生和发展,但课题尚未开展相关实验进行验证。
  研究总结:
  RAS基因反义长链非编码RNA在肺癌组织中过表达;lnc-RAB11B-AS1通过结合宿主基因RAB11B基因启动子区调控起表达,促进RAB11B在肺癌组织中过表达,从而促进肺癌患者临床进展、缩短肺癌患者无症状生存期;lnc-RAB30-AS1通过结合宿主基因RAB30基因启动子区调控起表达,促进RAB30在肺癌组织中过表达,从而促进肺癌患者临床进展、缩短肺癌患者无症状生存期;以上实验结果提示lnc-RAB30-AS1、lnc-RAB30-AS1均可作为肺癌进展和预后的生物标志物。
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