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脑胶质瘤是中枢神经系统最常见的原发性肿瘤,具有侵袭性生长,肿瘤细胞增殖快,易复发的特点。脑胶质瘤本质上是一种多基因异常疾病,涉及癌基因的过表达和抑癌基因的突变、缺失等多环节、多通路的异常。传统治疗方法(包括手术、化疗和放疗)治疗效果差,又可能产生中枢神经系统的毒、副作用。由此,从根本上纠正与脑胶质瘤发生、发展相关的基因异常的基因治疗已成为医学研究领域的热点。MiRNA是一类长约22nt的非编码RNA,能够与靶基因的3’端非转录区域(3’untranslated region,3’UTR)特异性结合而导致靶mRNA降解或抑制其翻译,从而对基因进行转录后调控。在人类细胞中约30%的蛋白编码基因受miRNA的调控,具有高度的保守性、时空和组织特异性。同一miRNA可以调控多个mRNA基因,不同miRNA分子也可以协同调控同—mRNA基因。因此,miRNA与其靶标基因之间组成了一个复杂的调控网络,控制着细胞及个体的重要生命活动。MiR-451位于染色体17q11.2,与原癌基因人类表皮生长因子受体2的17q11.2-21区域临近。近年的研究发现,异常表达的miR-451在乳腺癌、卵巢癌、胃癌和结肠直肠癌和胶质瘤中均有报道。Gal等研究表明miR-451在恶性胶质瘤干细胞中低表达,miR-451联合抗肿瘤药甲磺酸伊马替尼能明显抑制恶性胶质瘤干细胞的生长和增殖。有趣的是,Godlewski等研究表明胶质瘤细胞在葡萄糖充足时miR-451表达水平上升,促进肿瘤细胞增殖,而在葡萄糖不足的情况下miR-451表达水平调低从而使LKB1/AMPK水平上升,继而减慢了细胞增殖而增强了肿瘤细胞的迁移能力,使肿瘤细胞适应于代谢环境所带来的压力。另外,在乳腺癌多药耐药细胞系MCF-7/DOX中,过表达miR-451通过直接调控耐药基因MDR1的表达,增强细胞对阿霉素的敏感性。但也有研究报道称卵巢癌多药耐药的癌细胞系A2780DX5和KB-V1中抑制miR-451或miR-27a的表达可导致MDR1的mRNA和蛋白水平的下降,从而增加细胞系对药物(长春碱、阿霉素)的敏感程度。在胃癌和结肠直肠癌中,miR-451通过直接靶标癌基因巨噬细胞迁移抑制因子(macrophage migration inhibitory factor, MIF)发挥抑癌基因的作用。MiR-451高表达时能降低细胞增殖能力,增加细胞放疗的敏感性,而低表达时与患者较差的预后密切相关。本课题组在预实验研究中通过miRNA微阵列芯片杂交发现：6个胶质瘤细胞系中miR-451表达下调为正常脑组织的50%以下,并结合Gal等研究初步认定miR-451基因与胶质瘤发生相关。本研究利用miR-451拟似物(miR-451 mimics)作用于恶性胶质瘤细胞系,观察其对肿瘤生长的抑制作用,并探讨可能存在的机制,以期为胶质瘤的综合治疗提供新的靶标。本课题研究分为以下二个部分：第一部分中应用寡核苷酸miR-451 mimics转染人脑胶质瘤细胞系A172、LN229和U251,并通过Real-time PCR检测miR-451的表达,然后通过MTT法分析肿瘤细胞增殖活性,流式细胞仪分析细胞周期,Transwell法检测胶质瘤细胞迁移和侵袭能力,Annexin V-FITC检测细胞凋亡,Western blot检测相关蛋白的表达。结果显示,miR-451在人脑胶质瘤细胞系A172、LN229和U251中低表达。上调脑胶质瘤细胞中miR-451的表达后,自培养第2天起,细胞增殖速率呈下降趋势,且低于对照组和scramble组(均P<0.05)。与对照组和scramble组相比,miR-451 mimics组细胞周期阻滞在G0/G1期,G2/M期减少(均P<0.05)；细胞迁移和侵袭能力降低(均P<0.05)；凋亡率明显升高(均P<0.05)。同时,与对照组和scramble组相比,miR-451 mimics组Akt1、CyclinD1、MMP-2、MMP-9和Bcl-2蛋白表达显著降低(均P<0.05),而p27蛋白显著表达升高(P<0.05)。第二部分建立LN229裸鼠皮下荷瘤模型,将模型分为对照组、scramble组和miR-451 mimics组。每组6只,共18只,并在肿瘤局部多点注射治疗,每3天测量一次肿瘤体积,动态测量肿瘤生长。免疫组化法检测肿瘤标本的相关蛋白表达情况分析可能的抑癌机制。结果表明,miR-451 mimics组对裸鼠移植瘤人脑胶质瘤的抑制作用较对照组及scramble组均明显增强(均P<0.01)；与对照组和scramble组相比,miR-451 mimics组Akt1、CyclinD1、MMP-2、MMP-9和Bcl-2蛋白表达显著降低(均P<0.05),而p27蛋白显著表达升高(P<0.05)。结论：体、内外研究中与对照组和scramble组相比,miR-451 mimics组作用于人脑胶质瘤细胞系后,肿瘤细胞的增值、侵袭和迁移能力受到明显的抑制,而细胞凋亡能力增强。其分子机制可能为：miR-451可能通过抑制PI3K/Akt信号通路,下调了肿瘤细胞增值、侵袭相关蛋白以及凋亡抑制蛋白的表达,从而发挥了抑制脑胶质瘤细胞生长的作用。