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第一章 miR-423-5p在肝细胞癌中的临床意义及分子功能机制研究背景:肝细胞癌(Hepatocellular carcinoma,HCC)主要是以手术切除为主的综合治疗,但大多数患者预后未达到理想预期。因此,改善HCC的早期诊断和预测预后、探索更多有效的治疗方法,是目前临床上急需解决的难题。MicroRNAs(miRNA)在各种恶性肿瘤的进展中起关键作用。表达异常的miRNA具有显著的临床意义,能够调控肿瘤进展的相关过程,表现出改善肿瘤靶向治疗的巨大潜能。本研究从GEO(Gene Expression Omnibus)数据库中的HCC相关miRNAs差异表达谱,筛选到了在HCC中表达水平显著上调的miR-423,进一步预测了其潜在靶基因为转化生长因子β受体III(Transforming growth factor beta receptor III,TGFBR3),并结合已有文献报道,本研究推测miR-423可能是通过调控TGFBR3来影响PI3K/AKT通路发挥其在肝癌中的功能。本项目的研究结果将丰富肝癌中功能miRNA的种类,为该疾病的提供一种新的生物标记物及潜在治疗靶点。目的:本研究通过临床研究、功能研究及分子机制研究,评估miR-423-5p和TGFBR3在肝细胞癌中的临床意义,以及肝细胞癌进展中的生物学功能和分子机制。方法:先从GEO数据库四个不同的数据集中筛选得到了在HCC中表达异常的miR-423,并用生物信息学预测其靶基因为TGFBR3,Kaplan Meier-plotter数据库分别分析miR-423和TGFBR3与肝癌患者的预后关系,FunRich软件分析miR-423-5p和TGFBR3可能涉及了PI3K/AKT信号通路。再用生物信息学分别分析了miR-423-5p和TGFBR3在GEO和TCGA数据库的HCC相关数据中的表达水平和临床意义,使用LinkedOmics数据库分别对miR-423-5p和TGFBR3在HCC中行表达关系分析和GSEA分析,用在线STRING数据库构建TGFBR3的蛋白-蛋白互作(PPI)网络,并分析TGFBR3基因在人体肿瘤中可能涉及的KEGG信号通路。再回顾性收集本中心132例肝癌患者的组织标本和临床预后信息,使用定量实时PCR(qRT-PCR)用于评估miR-423-5p和TGFBR3的表达。通过ROC曲线分析,Kaplan-Meier生存曲线分析和多因素Cox回归分析等统计方法分别评估miR-423-5p和TGFBR3的临床意义。体外细胞实验研究miR-423-5p和TGFBR3对HCC细胞中细胞生物行为的影响:MTT实验法检测HCC细胞增殖能力,Transwell法观察HCC细胞迁移及侵袭能力,流式细胞术测HCC细胞凋亡情况;体内实验通过构建裸鼠成瘤模型检测miR-423-5p和TGFBR3不同表达对肿瘤生长的影响。双荧光素酶报告基因实验和蛋白质免疫印迹实验(Western Blot,WB)验证HCC中miR-423-5p和TGFBR3之间的表达调控关系。WB实验评估分子机制研究中PI3K/AKT通路涉及的关键蛋白质水平,并用分别用MTT法,Transwell小室法,流式细胞术等检测在HCC细胞中miR-423-5p和TGFBR3是否通过PI3K/AKT通路影响细胞生物学行为。结果:通过对4个GEO数据集中分析筛选,我们寻找HCC中关键基因miR-423,miR-423在GEO数据库(GSE22058)/TCGA数据库总均为高表达。Kaplan Meier-plotter数据库分别结果表明miR-423高表达的HCC患者预后不良(P<0.05),在GSE20594数据集中miR-423高表达与HCC患者BCLC分期,血管侵犯显著相关(P<0.05)。LinkedOmics数据库结果提示TCGA中miR-423表达与HCC患者的年龄、种群、病理分级、肿瘤T分期、肿瘤N分期、总体生存预后均显著相关(n=375例,P<0.05)。GSEA分析结果显示miR-423可能参与HCC发生发展的细胞周期,DNA复制,癌症相关miRNA,p53信号通路等肿瘤发展相关生物学活动。miR-423-5p在HCC组织和细胞系中的表达均显著上调。在132例HCC患者中,miR-423-5p可以用作诊断生物标志物来区分HCC组织和非癌组织。高表达的miR-423-5p与患者的淋巴结转移,TMN分期及生存预后较差等均显著相关。HCC细胞中表达上调的miR-423-5p在体外可促进HCC细胞增值,迁移侵袭和抑制细胞凋亡,并于体内可促进肝癌生长。GEPIA,Kaplan Meier-plotter和CCLE数据库结果显示TGFBR3在人类不同肿瘤中主要呈现低表达,与多种肿瘤的不良预后相关。TGFBR3蛋白的PPI网络分析也富集得到TGFBR3蛋白参与多种癌症发生和进展相关的KEGG通路。生物信息学分析提示HCC中TGFBR3可能是miR-423-5p靶基因,在LinkedOmics数据库中低表达的TGFBR3与miR-423-5p表达呈负相关。TGFBR3在HCC组织和细胞系中的表达显著降低。我们通过双荧光素酶报告实验和蛋白质免疫印迹实验证明了miR-423-5p在HCC中靶向负调控TGFBR3,miR-423-5p过表达可抑制TGFBR3的表达。低表达的TGFBR3与132例HCC患者的TMN分期,淋巴结转移和生存预后较差均具有显著相关。肝癌细胞中TGFBR3过表达在体外具有抑制HCC细胞增值,迁移侵袭和促进凋亡作用,并且在体内可以抑制肿瘤生长。miR-423-5p上调表达可激活PI3K/AKT信号通路影响HCC细胞的生物学活动。表达上调的TGFBR3能够拮抗逆转miR-423-5p过表达的生物学功能及其对PI3K/AKT信号通路的激活作用。结论:miR-423-5p和TGFBR3的表达异常均可作为HCC患者两种候选诊断和预后的生物标志物。在HCC中,高表达的miR-423-5p可能通过靶向负调控抑制TGFBR3表达,从而激活了PI3K/AKT信号通路活性来促进HCC增殖,转移侵袭等恶性进展。抑制miR-423-5p表达或增强TGFBR3表达的治疗策略可能有助于改善HCC预后并且可作为肝癌潜在的治疗靶标。第二章 HNRNPA1在HBV相关肝细胞癌中的临床价值及分子机制研究背景:由于乙型肝炎病毒(HVB)感染率较高,使得中国每年新发HCC患者占到全世界新发病例总数的55%。然而,根治性切除和肝移植等综合多种治疗的预后仍未达到满意预期。根据报道,约有30%HCC患者的AFP为阴性,发现其他敏感肿瘤生化标志并研究其分子机制,对于HCC患者尤为重要。大量研究表明,HNRNPA1在人类多种恶性癌症中表达异常且参与肿瘤的进展及预后。HNRNPA1在HBV阳性HCC中的功能作用研究相对较少,本研究结合生物信息学分析希望可以了解HNRNPA1与HBV阳性HCC(HBV-HCC)患者临床预后之间的关系,并探讨HNRNPA1在HBV-HCC中的分子机制,为HCC的早期及时干预和个性化治疗提供新防治思路和的治疗靶点。目的:探讨HNRNPA1表达在HBV阳性肝细胞癌(HCC)中的临床价值,并初步对HNRNPA1在HCC细胞中表达及潜在分子功能进行研究。方法:本研究先利用GEPIA、TCGA、GEO等数据库对HNRNPA1基因在肝细胞癌和正常肝组织中表达进行生物信息学分析,并预测了HNRNPA1表达与肝细胞癌预后的关系。再用逆转录-定量聚合酶链反应法(RT-q PCR)和免疫组织化学法(IHC)验证HCC中HNRNPA1表达,进一步验证HNRNPA1表达与HCC患者预后的关系。再从Linked Omics和c Bio Portal数据库筛选与HNRNPA1共表达基因,DAVID 6.7数据库对HNRNPA1共表达基因进行GO和KEGG分析,用STRING数据库来构建HNRNPA1共表达蛋白-蛋白间的互作网络(PPI网络),并用Cytoscape软件对PPI网络进行可视化处理。最后在HBV相关的HCC细胞中,用双荧光素酶报告实验和蛋白质免疫印迹实验分析HNRNPA1分别与mi R-22和EGFR信号通路的关系。结果:通过综合分析了来自GEPIA,GEO和TCGA等数据库的数据,结果发现HNRNPA1表达在HBV阳性HCC样品中显著性增高,该结果通过本中心的RT-q PCR和IHC实验验证得到支持。在GSE14520数据集和151例HBV-HCC患者中的生存分析显示HNRNPA1高表达患者的总体存活率显著降低。在GSE14520数据集中高表达的HNRNPA1对HBV相关HCC患者具有一定的预后诊断应用意义。此外,GO和KEGG分析均证明HNRNPA1共表达基因参与翻译,核糖核蛋白复合物生物合成和组装,核糖体生物发生,RNA加工,RNA剪接等。可视化后的PPI网络显示了HNRNPA1与SNRPD1、SNRPD2、POLR2H和RBMX等共表达并存在直接作用。基因组富集分析(GSEA)显示了HNRNPA1可能通过细胞周期和WNT信号传导途径等影响HCC进展。生物信息学预测到了mi R-22基因可能是HNRNPA1上游调控mi RNA,Linked Omics数据库提示了mi R-22低表达与HNRNPA1高表达在HCC中表达关系为负相关,荧光素酶报告实验结果也提示HNRNPA1基因在HBV-HCC中是mi R-22的下游直接靶基因,在mi R-22过表达的HBV-HCC细胞中HNRNPA1表达降低。蛋白质免疫印迹实验结果表明HNRNPA1可能在HBV相关的HCC中通过EGFR信号通路起到癌基因的作用。结论:HCC组织中的HNRNPA1高表达作为癌基因起作用,与HCC术后复发率较高相关。HNRNPA1的表达上调与HBV相关HCC切除术患者的不良预后相关,可以作为HBV相关HCC患者预后的生物学标志物。SNRPD1,SNRPD2,POLR2H和RBMX等蛋白与HNRNPA1蛋白可能存在直接相互作用,并且表达均与HNRNPA1呈现正相关,可能影响HNRNPA1的功能。在HBV相关的HCC中,HNRNPA1是mi R-22的直接负调节靶标,并且HNRNPA1可以通过EGFR信号传导途径充当癌基因,可以作为HBV阳性HCC患者的潜在治疗靶点。