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背景和目的: 乳腺癌是全球范围内最常见的女性恶性肿瘤。过去几十年的研究极大地提高了我们对乳腺癌的认识和治疗效果。但是,乳腺癌的研究和诊疗过程中仍然存在相当多的挑战。为了克服这些难题,我们需要从基因水平深入地理解乳腺癌发生发展的分子机制和调控网络。 长链非编码RNA(long non-coding RNA,lncRNA)广泛地参与到了肿瘤的调控过程中。深入研究lncRNA将为解释乳腺癌发病机制提供新的思路,为建立有效诊治新技术提供新线索,为寻找有预后价值的生物标记物及个体化、精准化的治疗靶点提供坚实的实验依据。 方法: 我们采用RNA-seq技术完成了23对乳腺癌组织和癌旁正常组织的测序工作,通过后续的数据整理、过滤和生物信息学分析,筛选了在乳腺癌中显著差异表达的mRNA和lncRNA,从而系统性地获取了乳腺癌转录组的表达模式。我们筛选了变化倍数超过2倍,同时符合假阳性率小于0.05的基因作为差异表达基因。在此基础上,我们利用GO(Gene Ontology)分析和KEGG(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes)分析了差异表达基因所涉及的生物学进程和信号通路的异常。我们进一步筛选了一个显著差异表达的lncRNA FGF14-AS2(fibroblast growth factor14 antisense RNA2),通过实时荧光定量PCR反应和分析The Cancer GenomeAtlas(TCGA)数据库验证了FGF14-AS2在乳腺癌中差异表达的情况。在此基础上通过卡方检验分析了患者临床病理资料与FGF14-AS2的相关性,并且利用Kaplane Meier方法和多因素COX回归曲线模型评估了FGF14-AS2作为乳腺癌患者预后独立危险因素的价值。 结果: 本次高通量测序过程中共检测到了29210个基因,其中包含10271个lncRNA和18191个mRNA。其中,显著差异表达的lncRNA为1910个,其中包括了1018个上调的lncRNA和892个下调的lncRNA。同时,我们发现了4701个mRNA在乳腺癌组织与癌旁正常组织间存在显著差异表达,其中包括2354个上调的mRNA和2347个下调的mRNA。在本次测序中,我们发现成纤维细胞生长因子(Fibroblast Growth Factors, FGFs)家族中的FGF1,FGF5,FGF19,FGF21在乳腺癌组织中表达显著增高,而FGF2,FGF7,FGF10,FGF16分子在乳腺癌组织中的表达较癌旁正常组织显著下降。此外,我们还发现一个全新的lncRNA FGF14-AS2在乳腺癌组织中的表达水平较癌旁正常组织显著下降了4.6倍。我们检测了验证组中64例乳腺癌组织样本的FGF14-AS2表达水平后发现,FGF14-AS2在52例病人(81.2%)的乳腺癌组织中表达较对应癌旁正常组织表达下降,差异具有统计学意义(P<0.01)。临床病例参数分析表明,低表达FGF14-AS2的患者更倾向于发生淋巴结转移(P=0.047)和更大的肿瘤(P=0.005)以及更晚的临床分期(P=0.036)。在TCGA队列中,我们同样发现FGF14-AS2在乳腺癌组织中表达低于乳腺正常组织(P<0.001)。基于TCGA队列的生存分析表明,FGF14-AS2高表达组患者的总体生存率高于低表达组患者(P=0.001)。在高表达组,患者的3年、5年和10年总体生存率分别为95.1%,88.7%和57.6%。而在低表达组,患者的3年、5年和10年总体生存率分别为86.8%,75.5%和37.4%,均存在统计学差异(P<0.001)。多因素COX回归分析表明,FGF14-AS2表达水平(HR=0.08,95%置信区间CI=0.055-0.116,P<0.001)和患者年龄(HR=1.459,95%置信区间CI=1.149-1.851,P=0.002)是影响乳腺癌患者总体生存率的独立危险因素。基于TCGA数据库的分析显示,除了乳腺癌,FGF14-AS2在膀胱癌、子宫鳞状上皮癌、结肠腺癌、肾嫌色细胞癌、直肠腺癌、睾丸生殖细胞肿瘤、子宫内膜癌等癌症中的表达水平较相应正常组织都呈现显著下调的趋势(P<0.05)。 结论: 转录组测序可以系统全面地获取肿瘤基因表达的信息,并且已经改变了乳腺癌的诊疗实践。本次测序发现的1910个显著差异表达lncRNA为寻找对乳腺癌有预后价值的生物标记物以及个体化、精准化的治疗靶点提供坚实的实验依据。本研究首次发现了一个全新的lncRNA FGF14-AS2,并且通过大样本队列明确了其临床意义以及对乳腺癌患者预后的指导价值。进一步的研究提示FGF14-AS2可能是一个泛癌的抑癌基因。