论文部分内容阅读
背景:胃癌是全世界最常见的癌症之一,其发病率和死亡率分别位列第五位和第四位。根据国内最新的癌症数据报告显示,2020年中国有超过47.8万人被诊断为胃癌,而约37.4万人死于胃癌。原因可能是由于中国人特殊的饮食结构和饮食习惯,包括喜食腌制食品、共用餐具等,以及大量人群感染幽门螺旋杆菌。由于胃癌起病隐匿,症状不典型,且尚缺乏有效的早期生物标志物,一经发现,往往处于诊断的中、晚期,对胃癌的防治工作带来了巨大的挑战。尽管目前以手术、化疗和免疫治疗等为主的综合治疗方式,但往往中晚期胃癌的转移和复发导致最终治疗失败。早期胃癌和进展期胃癌具有截然不同的预后。因此,寻找有效的早期生物标志物和相关的干预靶点,抑制和减少胃癌的转移和复发是目前亟待解决的问题。环状RNA(circ RNAs)是真核生物中具有环状结构的共价闭环内源性RNA分子,具有组织和细胞的表达特异性,其来源受特定的顺式作用元件和反式作用因子调控。CircRNAs在体内数量丰富,且具有进化保守性,同时由于特殊的环状结构,具有高度的稳定性。并且由于其在液体样本,如血浆、唾液和尿液的可检测性,使其有望成为新兴的肿瘤生物标志物。功能和机制上,circ RNAs可以作为吸附微小RNA(micro RNA,miRNA)和蛋白的分子海绵,也可以通过调控蛋白质功能或是自身翻译发挥重要的生物学作用。目前的研究发现,circ RNAs参与了包括胃癌在内的许多疾病生理病理过程,并报道在胃癌中可以作为早期的生物标志物和治疗靶点。基于此,本课题组前期通过circ RNA芯片检测了5对胃癌及其癌旁组织circ RNA表达,筛选并发现了显著差异表达的circ RNA hsa_circ_0139996(来源于亲本基因REPS2,由此命名为circREPS2)。本课题将探讨circREPS2在胃癌中的生物学功能及参与调控的机制网络,以期寻找胃癌早期生物标志物和治疗新靶点,为胃癌的临床分子靶向治疗提供依据。目的:(1)探讨circREPS2在胃癌中的表达与临床病理特征的相关性;(2)解析circREPS2对胃癌细胞恶性生物学行为的影响;(3)阐明circREPS2调控胃癌细胞功能的机制。方法:(1)circREPS2的表达和鉴定。针对circREPS2设计convergent引物和divergent引物并扩增,Sanger测序确认circREPS2反向剪切位点;通过q RT-PCR检测circREPS2在胃癌和癌旁组织以及在胃正常上皮细胞和胃癌细胞系中表达情况,并分析其表达与患者临床病理特征的相关性;采用荧光原位杂交技术(FISH)观察circREPS2在胃癌细胞中定位;(2)细胞功能实验验证circREPS2对胃癌细胞的影响。构建过表达circREPS2的稳定细胞株以及通过转染小干扰RNA(si-RNA)沉默circREPS2的表达,q RT-PCR检测过表达和沉默效率;利用CCK8,克隆形成,Ed U,划痕和transwell实验验证circREPS2对胃癌细胞增殖、侵袭和迁移的作用;利用Western blot(WB)检测circREPS2对上皮-间质转化(EMT)相关指标(E-cadherin,N-cadherin和vimentin)的调控;构建裸鼠皮下成瘤和脾脏-肝转移模型,评估circREPS2在体内对胃癌细胞成瘤和肝转移的影响。(3)探索circREPS2潜在的下游miRNA。通过生物信息学分析和预测circREPS2可能的下游miRNA;利用RNA-pulldown,RNA免疫共沉淀(RIP),FISH以及双荧光素酶实验验证circREPS2与miR-558的相互作用关系;并且通过CCK8,克隆形成和transwell共转回复实验证实circREPS2可以逆转miR-558引起的促癌作用。(4)检测circREPS2对下游靶基因和通路的影响。生物信息学分析筛选miR-558下游靶基因和信号通路,WB和双荧光素酶验证miR-558和RUNX3调控关系。WB实验验证circREPS2和miR-558对RUNX3的调控作用;通过WB检测当使用Wnt/β-catenin激动剂和转染RUNX3过表达质粒时,RUNX3,β-catenin等相关蛋白的表达情况。结果:(1)Sanger测序结果证实了circREPS2首尾相接的反向剪切位点序列;q RT-PCR验证circREPS2在胃癌组织胃癌细胞中相对低表达,并且它的表达与肿瘤大小和TNM分期相关;Circ REPS2主要定位于胃癌细胞胞质中。(2)细胞功能学实验显示circREPS2可以显著抑制胃癌细胞增殖,迁移和侵袭能力,并且WB结果显示可以circREPS2抑制EMT过程;体内实验也得到了类似的结果,在皮下成瘤和脾脏-肝转移模型中过表达circREPS2可以抑制皮下成瘤和脾脏-肝转移能力。(3)通过生物信息学分析发现circREPS2具有7个潜在的靶向miRNA;RNA-pulldown实验验证可能与miR-558和miR-615-3p结合;双荧光素酶实验进一步证实miR-558,而非miR-615-3p是circREPS2的直接靶点;FISH实验也验证了circREPS2与miR-558具有共定位关系;并且进一步通过挽救回复实验也验证了circREPS2可以逆转由miR-558引起的促癌作用。(4)通过生物信息学预测分析,双荧光素酶实验验证了RUNX3为miR-558下游靶基因;进一步通过WB证实了miR-558对RUNX3的负调控作用;在胃癌中circREPS2/miR-558可调控RUNX3的表达,并且挽救回复实验发现了miR-558可以抑制由circREPS2引起的RUNX3上调;WB实验表明circREPS2/miR-558可以通过影响RUNX3的表达从而抑制wnt/β-catenin信号轴。结论:(1)Circ REPS2在胃癌中通过反向剪切成环,并在胃癌组织和胃癌细胞中显著低表达;在胃癌患者中,circREPS2表达水平低与肿瘤大小和分期相关;(2)在功能上,过表达circREPS2可以明显抑制胃癌细胞的恶性生物学行为,沉默时则相反;(3)在机制上,circREPS2通过靶向吸附miR-558,调控RUNX3表达,从而抑制β-catenin信号,进而抑制胃癌细胞功能。