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目的:肺癌是人类最常见的一种癌症,在全球范围内具有居高不下的发病率和死亡率,肺腺癌是其中的一种,也是最为常见的病理类型。尽管医疗技术水平不断进步,但其疗效及生存期不尽人意,除去手术,放疗和靶向治疗的治疗手段,大多数病人需要接受含有紫杉醇(PTX)的标准方案化疗。紫杉醇是一种紫杉烷,其细胞毒性效应依赖于微管聚合,药理机制主要是抑制微管解聚,导致细胞周期阻断在G2/M期,从而引起肿瘤细胞凋亡或坏死。然而,在临床治疗中,大部分患者会产生紫杉醇化疗耐药,最终导致治疗失败、疾病进展。据目前所知,紫杉醇耐药性的机制是多方面的,包括细胞膜动力学的改变,药物代谢率的增加,干扰DNA修复和细胞周期调控,细胞凋亡和自噬的失调。研究肺腺癌发生发展及其对紫杉醇耐药的机制,寻找新的诊断标志物,对提高肺腺癌的临床诊断及治疗水平具有重要的意义。LncRNA不具备编码蛋白的能力,其转录本长度超过200 nt,近年来,研究表明lnc RNA的异常表达与临床上许多肿瘤及非肿瘤疾病关系密切。长链非编码RNA可参与调控肿瘤细胞的增殖、侵袭转移等生物学过程,同时lncRNA的异常表达与恶性肿瘤耐药密切相关。有研究通过芯片对比分析肺腺癌组织和对应的癌旁组织,发现在肺腺癌中存在272个上调的lncRNA和635个下调的lncRNA,其中lncRNADLX6-AS1上调趋势明显, lncRNA DLX6-AS1与肺癌病理分化程度及肿瘤原发病灶TNM分期密切相关,lncRNA DLX6-AS1增高越明显,肿瘤病理分化程度越差,TNM分期越晚。在胃癌中lncRNA H19表达水平增高,差异表达的H19能上调癌细胞的增殖能力,同时能导致P53蛋白部分失活,同时表达上调的H19与临床肿瘤TNM分期,浸润深度、淋巴结转移相关,而胃癌患者血浆中H19的表达水平也明显增高。同时有报道在A549肺腺癌细胞中,抑制lncRNA AK126698能激活Wnt信号通路,从而导致顺铂耐药。而在A549肺腺癌耐顺铂细胞中,上调lncRNA MEG3能通过抑制细胞增殖和诱导细胞凋亡的机制使其化疗敏感性增加。近年来,大量lncRNA如HOTTIP、NEAT1、PVT1、ODRUL也被报道能够参与恶性肿瘤的发生发展并调节化疗敏感性。据目前所知,没有lncRNA与肺腺癌紫杉醇耐药的相关研究报道,为了探讨lncRNA与肺腺癌紫杉醇耐药的相关性,本实验室采用浓度梯度递增的方法构建了肺腺癌紫杉醇耐药细胞株A549/PTX,通过芯片分析筛选和鉴定了肺腺癌紫杉醇耐药相关lncRNA和mRNA,同时采用生物信息学分析了这些差异表达基因参与的细胞成分、分子功能、生物过程、信号通路的不同;并进一步深入研究了lncRNA ENST00000500843在肺腺癌发生发展中的作用及其导致紫杉醇耐药的机制,该研究为肺腺癌的治疗提供了潜在的靶点,并对临床评估患者化疗受益情况及逆转耐药性提供了新的方向。 方法:⑴实验材料:人类肺腺癌A549细胞系及腺癌A549耐紫杉醇A549/PTX细胞系,56例肺腺癌及癌旁组织;构建耐药细胞的紫杉醇注射液;进行细胞耐药性检测的相关生物学试剂;多种lncRNA及mRNA引物;RT-qPCR相关试剂;干扰lncRNA的siRNA;细胞凋亡实验相关生物学试剂。⑵实验方法:常规方法培养肺腺癌A549细胞,通过浓度梯度递增方法构建肺腺癌耐紫杉醇A549/PTX细胞并进行培养;通过CCK8法进行A549细胞及A549/PTX细胞耐药性测定;提取A549细胞及A549/PTX细胞的RNA,进行RNA质控检测;通过高通量基因芯片筛选肺腺癌A549细胞及其耐紫杉醇细胞A549/PTX之间差异表达的lncRNA和mRNA;设计引物,随机挑选芯片筛查出的差异lncRNA和mRNA通过RT-qPCR方法验证芯片结果;分析A549细胞及A549/PTX细胞差异表达的lncRNA和mRNA染色体分布情况;通过生物学信息分析差异表达的lncRNA和mRNA可能参与的显著性功能及信号通路;收集肺腺癌及其癌旁组织各56例;RT-qPCR方法检测肺腺癌及其癌旁组织lncRNA ENST00000500843表达水平;通过临床资料分析lncRNA ENST00000500843与肺癌的临床相关性;肺腺癌细胞siRNA干扰lncRNA ENST00000500843后耐药性检测;肺腺癌细胞siRNA干扰lncRNA ENST00000500843后凋亡实验。 结果:①采用浓度梯度递增方法成功构建了肺腺癌耐紫杉醇A549/PTX细胞,紫杉醇对A549/PTX细胞的IC50值为1240.12±6.13ng/ml,紫杉醇对A549细胞的IC50值为18.21±0.84ng/ml,耐药指数约为68倍,属于高度耐药。②肺腺癌耐紫杉醇A549/PTX细胞中存在差异表达的lncRNA和mRNA,其中差异表达大于3倍的lncRNA有1154个,差异表达大于3倍的mRNA有1733个。③随机挑选差异表达的lncRNA和mRNA,real time PCR方法验证芯片结果准确可靠。④差异表达的lncRNA和mRNA主要分布在1,2,6,12,和17号染色体上,尤其是1号染色体上。⑤GO分析表明差异表达的mRNA参与构成细胞成分、分子功能、生物过程的不同。⑥Pathway分析表明差异表达的mRNA主要参与代谢途径、核蛋白体、RNA转运、细胞周期、内噬、氧化磷酸化、错配修复、DNA复制等信号通路。⑦LncRNA ENST00000500843的表达水平在肺腺癌组织较癌旁正常组织中明显下调。⑧LncRNA ENST00000500843与肿瘤最大直径、病理分化程度及淋巴结转移情况相关。⑨LncRNA ENST00000500843下调减少紫杉醇导致的肺腺癌细胞凋亡,促进肺腺癌细胞对紫杉醇耐药。 结论:⑴肺腺癌耐紫杉醇A549/PTX细胞中存在差异表达的lncRNA和mRNA;⑵差异表达的lncRNA和mRNA主要分布在1,2,6,12,和17号染色体上,尤其是1号染色体上;⑶GO分析表明差异表达的mRNA主要参与构成细胞成分、分子功能、生物过程的不同;⑷Pathway分析表明差异表达的mRNA主要参与代谢途径、核蛋白体、RNA转运、细胞周期、内噬、氧化磷酸化、错配修复、DNA复制等信号通路;⑸LncRNA ENST00000500843在肺癌组织较癌旁组织中明显下降,即在肺癌中起到抑癌作用;⑹LncRNA ENST00000500843与肿瘤最大直径、病理分化程度及淋巴结转移情况相关;⑺LncRNA ENST00000500843下调减少紫杉醇导致的肺腺癌细胞凋亡,促进其对紫杉醇耐药。