长链非编码RNA NEAT1、CASC9在胃癌中的表达情况及对胃癌生物学行为的影响及机制研究

来源 :中国医科大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:cpu1987
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目的:尽管随着近年来治疗手段的不断进步,胃癌的发病率已有所下降,但它仍然是目前全世界最常见和致死率最高的恶性肿瘤之一。早期发现和早期治疗是目前能够尽可能延长胃癌患者术后生存期的重要手段。但是由于胃癌起病隐匿,发现时疾病往往已经进入进展期甚至终末期,即便接受了根治性手术切除和足够的区域淋巴结清扫,再加上标准的术后辅助治疗,其预后效果仍然不够理想。因此,想要提高胃癌患者的术后生存率,就需要寻找在胃癌发生、发展、进展过程中可能涉及的具体分子机制,并且发现新的、具备高灵敏度和特异度的用于早期诊断和预后评估的分子标志物。遗传因素在胃癌的发生发展中起重要作用。人类基因组计划揭示了在所有基因中真正可以编码蛋白质的不超过20000种,只占总数的2%左右。而超过90%的转录本并不编码蛋白质,称为非编码RNA(non-coding RNA,ncRNA)。这其中,长链非编码RNA(long non-coding RNA,lncRNA)近年来正受到越来越多癌症研究者的重视。LncRNA大多由RNA聚合酶II转录生成,它既不具备开放阅读框,也不编码蛋白质,但是却广泛分布在各种真核生物体内。在恶性肿瘤领域,lncRNA被证实涉及多种肿瘤的发生和发展进程,并在其中发挥着关键作用。LncRNA NEAT1(后文简称NEAT1)已经被证实在食管鳞状细胞癌、非小细胞肺癌和膀胱癌中异常高表达。在本研究开始之前,NEAT1在胃癌领域中的研究还基本处于空白状态。此外,我们还通过微阵列分析,发现了另一种在胃癌中异常表达的lncRNA CASC9(后文简称CASC9),而CASC9在胃癌领域中的研究在本研究开始前也基本处于空白状态。因此,我们选择NEAT1和CASC9作为本研究的研究对象,把检测这两种lncRNA在胃癌中的表达多寡以及探索他们的表达水平与胃癌的诊断和临床病理资料之间的关系作为主要研究内容。另外,我们还尝试探究NEAT1和CASC9对胃癌生物学行为(包括增殖、侵袭、凋亡、化疗耐药等)的影响,并寻求其影响胃癌生物学行为有可能牵涉到的具体分子机制,为未来进一步阐明胃癌发生发展的分子生物学机制和对胃癌进行相对应的靶向治疗提供依据。研究方法:本研究选取了76例于2016年2月至2016年10月在中国医科大学附属第一医院肿瘤外科接受胃癌根治术的病人的胃癌组织及配对癌旁组织标本,通过实时荧光定量聚合酶链式反应(Real-time PCR)来检测NEAT1和CASC9在这76例胃癌组织和配对癌旁组织之中的具体表达程度。利用Wilcoxon符号秩检验来分析这两种lncRNA在胃癌组织和配对癌旁组织之间的表达差异。同时,利用非参数检验(两组比较用Manner-Whitney U检验,多组比较用Kruskal-Wallis H检验)分析NEAT1和CASC9的表达水平与76例胃癌患者临床病理资料间的关系。通过Real-time PCR检测NEAT1和CASC9在77例已确诊的胃癌患者和24例健康志愿者血清外泌体中的表达情况,利用Wilcoxon符号秩检验来分析表达差异。在表达差异有统计学意义的条件下,绘制受试者工作曲线(ROC曲线)来探究外泌体NEAT1和CASC9是否可以作为胃癌早期诊断的分子标志物。利用Real-time PCR检测NEAT1在人正常胃黏膜上皮细胞系GES-1、胃癌细胞系SGC7901和耐阿霉素胃癌细胞系SGC7901/ADR中的具体表达程度,随后比较其中的表达差异。利用Real-time PCR检测CASC9在人正常胃黏膜上皮细胞系GES-1和胃癌细胞系SGC7901、BGC823、胃癌耐药细胞系SGC7901/DR及BGC823/DR中的具体表达程度,随后比较其中的表达差异。利用Lipofectamine 3000试剂和构造完成的含有特定干扰序列的RNA(siRNA)载体来构建沉默NEAT1表达的胃癌细胞系SGC7901和耐阿霉素胃癌细胞系SGC7901/ADR。用同样的方法构建沉默CASC9表达的胃癌耐药细胞系BGC823/DR及SGC7901/DR。所有转染实验均同时设置阴性对照组(Negative control,NC,即转染空白载体,不含干扰序列的细胞系)和控制组(control,不加任何转染试剂和载体的细胞系)。通过Real-time PCR验证沉默表达效果。通过MTT实验检测沉默NEAT1和CASC9表达的胃癌细胞与对应的NC组和control组之间细胞增殖能力的差异,明确NEAT1和CASC9对胃癌细胞增殖的影响。通过Transwell实验检测沉默NEAT1和CASC9表达的胃癌细胞与对应的NC组和control组之间细胞侵袭能力的差异,明确NEAT1和CASC9对胃癌细胞侵袭的影响。通过流式细胞仪和Annexin V-FITC/PI染色法检测沉默NEAT1和CASC9表达的胃癌细胞与对应的NC组和control组之间细胞凋亡能力的差异,明确NEAT1和CASC9对胃癌细胞凋亡的影响。通过在细胞培养板的不同孔内加入不同梯度浓度的化疗药物,进行MTT实验,检测加药孔(treated)与不加药的阴性对照孔(NC)之间的吸光度(OD,Optical Density)来计算不同化疗药物浓度下的细胞增殖抑制率[细胞增殖抑制率=(1-ODtreated/ODNC)×100%)]。再利用Probit回归模型计算化疗药物对沉默NEAT1和CASC9表达的胃癌耐药细胞系与对应的NC组和control组的半抑制浓度IC50差异,明确NEAT1和CASC9对胃癌耐药细胞系化疗耐药性的影响。通过加入化疗药物之后再进行流式细胞仪和Annexin V-FITC/PI染色法检测沉默NEAT1表达的耐阿霉素胃癌细胞系SGC7901/ADR与NC组和control组之间细胞凋亡能力的差异,明确NEAT1影响耐阿霉素胃癌细胞化疗耐药性是否通过影响化疗药物诱导的细胞凋亡来实现。通过Western blot实验检测沉默CASC9表达的胃癌耐药细胞系BGC823/DR和SGC7901/DR与对应的NC组及control组之间多药耐药基因蛋白(multidrug resistance protein 1,MDR1)的表达,明确CASC9是否通过调控MDR1蛋白进而影响了胃癌耐药细胞对多种化疗药物的化疗耐受性。结果:76例胃癌组织中NEAT1相对于配对癌旁组织呈现显著高表达(P<0.01),胃癌组织中NEAT1的2-?CT值为0.97±1.57,配对癌旁组织中NEAT1的2-?CT值为0.16±0.17。NEAT1的相对表达水平与胃癌患者TNM分期(P=0.003)及浆膜浸润(P=0.020)呈正相关关系。77例已确诊的胃癌患者其血清外泌体NEAT1相对于24例健康志愿者呈现显著高表达(P=0.012),胃癌患者其血清外泌体NEAT1的2-?CT值为0.16±0.36,健康志愿者其血清外泌体NEAT1的2-?CT值为0.13±0.11,根据ROC曲线结果,计算出AUC为0.424(P=0.262)。相比于人正常胃黏膜上皮细胞系GES-1,NEAT1在胃癌细胞系SGC7901和耐阿霉素胃癌细胞系SGC7901/ADR中都呈现显著高表达(P<0.05)。转染含有特定干扰序列的RNA后,NEAT1在胃癌细胞系SGC7901和耐阿霉素胃癌细胞系SGC7901/ADR中的表达相比于对应的NC组和control组都显著下调(P<0.05)。通过MTT实验,证实沉默NEAT1表达的胃癌细胞增殖能力显著低于NC组和control组(P<0.05)。通过Transwell实验,证实沉默NEAT1表达的胃癌细胞侵袭能力显著低于NC组和control组(P<0.05)。通过流式细胞仪和Annexin V-FITC/PI染色法,证实沉默NEAT1表达的胃癌细胞凋亡能力显著高于NC组和control组(P<0.05)。通过在细胞培养板的不同孔内加入不同梯度浓度的化疗药物,再进行MTT实验,证实阿霉素对沉默NEAT1表达的耐阿霉素胃癌细胞的半抑制浓度IC50显著低于NC组和control组(P<0.05)。通过加入化疗药物后,再进行流式细胞仪和Annexin V-FITC/PI染色法检测细胞凋亡,证实在化疗药物的诱导下,沉默NEAT1表达的耐阿霉素胃癌细胞凋亡能力显著高于NC组和control组(P<0.05),NEAT1可以通过减少化疗药物诱导的细胞凋亡进而增加耐阿霉素胃癌细胞的化疗耐药性。76例胃癌组织中CASC9相对于配对癌旁组织呈现显著高表达(P<0.01),胃癌组织中CASC9的2-?CT值为0.47±0.38,配对癌旁组织中CASC9的2-?CT值为0.21±0.24。CASC9的相对表达水平与胃癌患者的TNM分期(P=0.018)及淋巴结转移(P=0.049)呈正相关关系。77例已确诊的胃癌患者其血清外泌体CASC9与24例健康志愿者之间差异无统计学意义(P=0.136),胃癌患者其血清外泌体CASC9的2-?CT值为1.72±1.16,健康志愿者其血清外泌体CASC9的2-?CT值为1.49±1.50。相比于人正常胃黏膜上皮细胞系GES-1,CASC9在胃癌细胞系SGC7901、BGC823、胃癌耐药细胞系SGC7901/DR和BGC823/DR中也都呈现显著高表达(P<0.05)。转染含有特定干扰序列的RNA后,CASC9在胃癌耐药细胞系BGC823/DR和SGC7901/DR中的表达相比于对应的NC组和control组都显著下调(P<0.05)。通过MTT实验,证实沉默CASC9表达的胃癌细胞增殖能力显著低于对应的NC组和control组(P<0.05)。通过Transwell实验,证实沉默CASC9表达的胃癌细胞侵袭能力显著低于对应的NC组和control组(P<0.05)。通过流式细胞仪和Annexin V-FITC/PI染色法,证实沉默CASC9表达的胃癌细胞凋亡能力显著高于对应的NC组和control组(P<0.05)。通过在细胞培养板的不同孔内加入不同梯度浓度的化疗药物,再进行MTT实验,证实阿霉素和紫杉醇对沉默CASC9表达的胃癌耐药细胞的半抑制浓度IC50都显著低于对应的NC组和control组(P<0.05)。通过Western blot实验,证实沉默CASC9表达的胃癌耐药细胞系BGC823/DR和SGC7901/DR中MDR1相比于对应的NC组和control组都显著下调(P<0.05),CASC9可以通过上调MDR1的表达来增加胃癌耐药细胞的化疗耐药性。结论:胃癌组织中NEAT1的表达显著高于配对癌旁组织,NEAT1的相对表达水平与胃癌患者TNM分期及浆膜浸润呈正相关关系。血清外泌体NEAT1对胃癌早期诊断无明显价值。胃癌细胞系中NEAT1的表达显著高于人正常胃黏膜上皮细胞系。NEAT1可以明显增强胃癌细胞的增殖、侵袭能力,同时可以显著抑制胃癌细胞的凋亡能力。NEAT1可以明显增强耐阿霉素胃癌细胞对阿霉素的化疗耐药性。NEAT1可以通过降低化疗药物引起的细胞凋亡进而增加耐阿霉素胃癌细胞对阿霉素的化疗耐药性。胃癌组织中CASC9的表达显著高于配对癌旁组织,CASC9的相对表达水平与胃癌患者TNM分期及淋巴结转移呈正相关关系。血清外泌体CASC9对胃癌早期诊断无明显价值。胃癌细胞系中CASC9的表达显著高于人正常胃黏膜上皮细胞系。CASC9可以明显增强胃癌细胞的增殖和侵袭能力,同时可以显著抑制胃癌细胞的凋亡能力。CASC9可以明显增强胃癌耐药细胞对阿霉素和紫杉醇的化疗耐药性。CASC9可能通过上调多药耐药基因蛋白MDR1来增加胃癌耐药细胞对多种化疗药物的化疗耐受性。
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