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原发性肝癌是最常见的恶性肿瘤之一,是我国发病率和死亡率均排名第二的恶性肿瘤。原发性肝癌中,大部分为肝细胞肝癌(简称肝癌)。虽然肝癌的诊断及手术切除、放化疗等治疗手段取得了很大的进步,但肝癌患者总体的生存率仍不理想。近年来,对肝癌的分子生物学机制进行了多方面的研究,并证实肝癌的发生发展伴随着一系列分子表达的失调及信号通路的异常。因此,从分子水平深入探讨肝癌发生发展及转移的机制,对寻找早期诊断、预测预后的生物标志物和治疗的分子靶点具有重要的临床意义。 长链非编码RNA(long noncoding RNA,lncRNA)是一类长度大于200nt但不具有蛋白编码功能的RNA,早期被认为是“转录噪音”。近年来,越来越多的研究表明lncRNA具有重要的生理学功能,主要在表观遗传修饰、转录调控、转录后调控、蛋白修饰等多个方面发挥重要的调控功能。既往的研究多聚焦于蛋白编码基因在肝癌中的作用及机制,对于数量远大于蛋白编码基因的lncRNA在肝癌中的功能知之甚少。本研究通过芯片检测肝癌病人的癌组织和癌旁组织的lncRNA表达谱,通过生物信息学等方法,初步筛选出与肝癌相关的lncRNA,并进一步探索其功能、机制和临床意义。 目的: 利用芯片筛选肝癌组织和癌旁组织差异表达的lncRNA,并鉴定一个新的功能性lncRNA,命名为HCAL(hepatocellular carcinoma associated lncRNA),探讨HCAL在肝癌发生发展中发挥的作用及分子机制,从而丰富lncRNA在肝癌中的分子网络,为日后以lncRNA为靶点的临床分子治疗提供理论依据。 方法: 1.我们利用lncRNA表达谱联合mRNA表达谱芯片分析6例肝癌病人的癌组织及癌旁组织的lncRNA和mRNA表达情况,从表达水平、lncRNA类型、CNC共表达网络等方面筛选差异表达的lncRNA,再利用荧光定量PCR(qPCR)验证差异表达的lncRNA,最后明确HCAL为研究对象。 2.利用qPCR检测84例临床肝癌病人的癌组织及癌旁组织HCAL的表达,分析其与临床病理资料和预后的相关性。 3.利用慢病毒shRNA系统,构建干扰HCAL的稳定细胞系,通过CCK-8、克隆形成、凋亡实验、细胞周期实验、Transwell实验、裸鼠荷瘤模型等体内外实验,检测HCAL对肝癌细胞恶性表型的影响。 4.利用测序的方法检测HCAL的下游基因,并通过qPCR验证,KEGG通路富集分析其下游基因,并筛选下游靶基因。 5.利用qPCR、核质分离、RNA免疫共沉淀、双荧光索酶报告基因、RNA稳定性实验等,探讨HCAL调控LAPTM4B表达的分子机制。 结果: 1.通过芯片检测,发现总共2667条lncRNA差异表达,约占lncRNA总数的8.8%,其中上调的lncRNA有898条,下调的lncRNA有1769条。通过构建CNC共表达网络,我们发现其中1条lncRNA(GeneSymbol: RP11-21I10.2),在肝癌中高表达(上调13.86倍),能形成高比例的蛋白编码RNA共表达网络,命名为HCAL。 2.在86.9%的癌组织中HCAL的表达显著高于癌旁组织,HCAL的表达与性别、肿瘤分化程度和血管癌栓相关,HCAL的高表达与病人不良预后相关。 3.体外功能实验发现,干扰HCAL表达可以抑制肝癌细胞的增殖和迁移侵袭能力,促进细胞凋亡,而对细胞周期无明显影响。体内实验也证实,干扰HCAL表达可以抑制肿瘤的生长,以及肝内转移和肺转移。 4.表达谱测序结果显示,HCAL调控的基因主要富集在P53通路、肿瘤通路、MAPK通路、TGF-β通路等肿瘤相关通路。 5.LAPTM4B是HCAL的下游靶基因。HCAL作为LAPTM4B的ceRNA,竞争结合miR-15a、miR-196a、miR-196b等microRNA,调控LAPTM4B的表达。 6.HCAL通过调控LAPTM4B表达促进肝癌细胞增殖和迁移侵袭。 结论: 1.我们新发现并鉴定了一个功能性的lncRNA HCAL,其在肝癌中显著高表达,HCAL的表达与肝癌的病理特征及不良预后相关。 2.干扰HCAL表达能抑制肝癌细胞的生长和转移,提示HCAL具有癌基因的功能。 3.HCAL通过ceRNA机制,调控LAPTM4B表达,进而影响肝癌细胞的生长和转移。