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目的: 本研究旨在探讨血清外泌体(exosome)内 miR-423-5p在胃癌诊断中的临床应用价值,揭示exosome内miR-423-5p在胃癌发展中的作用,阐明miR-423-5p在胃癌发展中的分子机制;本研究将为临床exosome常规检测研究提供实验室新方法,为胃癌诊断提供新型非创伤性分子标志物,为胃癌的治疗提供新的靶点,具有重要的科学意义和临床应用前景。 方法: (1)试剂盒快速沉淀法提取胃癌患者及健康体检者血清来源exosome、胃癌细胞及胃粘膜上皮细胞来源exosome,透射电镜、Nanosight纳米颗粒跟踪分析仪及Western blot检测血清及细胞来源的exosome形态、直径大小、浓度及CD9、CD63表面标记分子的表达情况,分析比较血清及细胞来源的exosome直径大小及浓度差异。 (2)定量 RT-PCR检测筛选胃癌患者及健康体检者血清 exosome内 miR-1、miR-107、miR-27a-3p及miR-423-5p的表达水平,明确exosome内显著性差异表达分子,并扩大样本量进一步验证血清exosome内差异分子的表达,联合胃癌细胞及胃粘膜上皮细胞共同验证血清及细胞来源的exosome内显著性差异分子的表达。绘制exosome内差异分子的ROC曲线,分析其曲线下面积,并与胃癌传统肿瘤标志物CEA、CA-199比较分析诊断效能。定量RT-PCR检测胃癌患者术前术后血清exosome内差异分子的表达情况。收集胃癌患者临床病理资料,结合胃癌exosome内差异分子表达情况,分析其与临床病理资料的相关性,综合评价胃癌血清exosome内差异分子在胃癌诊断、治疗监测、预后判断等方面的临床应用价值。 (3)采用 nc-mimics和 miR-423-5p-mimics、nc-inhibitor和 miR-423-5p-inhibitor转染胃癌细胞,定量 RT-PCR检测验证转染后胃癌细胞 miR-423-5p的表达水平,体外采用平板克隆形成试验、transwell迁移实验检测转染后细胞生物学特性改变, Western blot检测转染后细胞PCNA、Bcl2、EMT相关蛋白表达情况。体内分别采用裸鼠皮下瘤模型及腹腔转移瘤模型观察转染后细胞在裸鼠体内的增殖及转移情况。免疫组化检测皮下瘤组织PCNA表达,腹腔转移瘤组织EMT相关蛋白表达情况。提取转染miR-423-5p- mimics胃癌细胞上清来源的exosome,将其与胃癌细胞共培养,激光共聚焦显微镜及成像流式检测技术观察胃癌细胞对exosome的内化现象。体外采用平板克隆形成试验、transwell迁移实验检测exosome内化后细胞的增殖和迁移能力, Western blot检测exosome内化后细胞PCNA、Bcl2、EMT相关蛋白表达情况。体内分别采用裸鼠皮下瘤模型及腹腔转移瘤模型观察 exosome内化后细胞在体内的增殖及转移情况。免疫组化检测皮下瘤组织PCNA表达,腹腔转移瘤组织EMT相关蛋白表达情况。 (4)PicTar和Targetscan等生物信息学软件预测miR-423-5p调控的靶基因,构建靶基因3’-UTR区野生型和突变型双荧光素酶报告基因载体,定量RT-PCR和Western blot检测并验证miR-423-5p调控的靶基因。定量RT-PCR、Western blot及免疫组化检测转染miR-423-5p-mimics和miR-423-5p-inhibitor后胃癌细胞及裸鼠皮下瘤组织和腹腔转移瘤组织中靶基因的表达、胃癌细胞和胃粘膜上皮细胞及胃癌组织和癌旁组织中靶基因的表达。分析靶基因的表达水平与临床病理资料的相关性。 结果: (1)成功提取胃癌患者及健康体检者血清来源exosome、胃癌细胞及胃粘膜上皮细胞来源 exosome。血清及细胞来源的exosome为圆形或椭圆形小囊泡,直径介于40~100nm,表面表达CD9、CD63分子。胃癌患者及健康体检者血清、胃癌细胞及胃粘膜上皮细胞来源的exosome直径大小无显著差异,胃癌患者血清及胃癌细胞来源的exosome浓度较健康体检者及胃粘膜上皮细胞显著升高。 (2)胃癌患者及健康体检者血清exosome内miR-1、miR-107、miR-27a-3p表达水平无显著差异,胃癌患者血清exosome内 miR-423-5p的表达水平较健康体检者显著升高。胃癌患者及健康体检者联合胃癌细胞及胃粘膜上皮细胞共同验证血清及细胞来源的exosome内miR-423-5p表达具有显著差异。ROC曲线分析其诊断效能高于胃癌传统肿瘤标志物CEA、CA-199。胃癌患者术前术后血清exosome内miR-423-5p表达水平无显著性差异。结合胃癌患者临床病理资料分析发现,胃癌患者血清 exosome内miR-423-5p的表达水平与淋巴结转移显著相关,而与性别、年龄、肿瘤直径大小、分化程度和TNM分期无关。 (3)miR-423-5p-mimics转染胃癌细胞后miR-423-5p的表达水平显著升高,细胞克隆形成能力和迁移能力显著增强,miR-423-5p过表达促进胃癌细胞增殖及EMT活化;转染miR-423-5p-inhibitor后miR-423-5p的表达水平显著降低,细胞克隆形成能力和迁移能力显著减弱,miR-423-5p低表达抑制胃癌细胞增殖及EMT活化。体内裸鼠皮下瘤模型中miR-423-5p过表达能显著促进裸鼠皮下瘤组织的生长,PCNA高表达;腹腔转移瘤模型中miR-423-5p过表达能促进胃癌细胞腹腔转移,EMT活化,可见肝脏转移灶。体内 miR-423-5p低表达能显著抑制裸鼠皮下瘤组织的生长,PCNA低表达;腹腔转移瘤模型中miR-423-5p低表达能抑制胃癌细胞腹腔转移,EMT活化被抑制。胃癌细胞可以内化吞噬miR-423-5p过表达exosome。体外内化后胃癌细胞克隆形成能力及迁移能力显著增强。体内exosome内化后胃癌细胞裸鼠皮下瘤组织体积及重量显著高于对照组,PCNA高表达;腹腔转移瘤数量显著多于对照组,EMT活化,可见肝脏转移灶。 (4)生物信息学软件预测结合实验验证确定miR-423-5p候选靶基因为 SUFU, miR-423-5p通过与SUFU的mRNA3’-UTR位点结合靶向负调控SUFU。miR-423-5p过表达后SUFU mRNA水平和蛋白水平显著降低, miR-423-5p低表达后SUFUmRNA水平和蛋白水平显著升高。miR-423-5p过表达组裸鼠皮下瘤及腹腔转移瘤组织SUFU表达水平降低,miR-423-5p低表达组裸鼠皮下瘤及腹腔转移瘤组织 SUFU表达水平升高。胃癌细胞内SUFU在 mRNA和蛋白水平表达较胃粘膜上皮细胞显著降低。胃癌组织SUFU表达水平较癌旁组织显著降低。SUFU的表达水平与临床病理资料无显著相关性。 结论: 试剂盒快速沉淀法能够简便快捷的提取血清及细胞来源的exosome,血清exosome内 miR-423-5p是胃癌诊断的潜在新型非创伤性分子标志物。Exosome内miR-423-5p较传统肿瘤标志物具有更高的诊断效能。Exosome能够传递 miR-423-5p至胃癌细胞发挥促胃癌增殖及转移的作用。miR-423-5p通过与SUFU mRNA3’-UTR位点结合直接靶向负调控SUFU。miR-423-5p有望成为胃癌治疗的有效靶点,为胃癌的靶向治疗提供了新的思路和实验室依据。