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研究背景:前列腺癌（Prostate Cancer,PCa）的全球发病率高、危害大,严重威胁男性健康。中国的PCa有两大特点:1)发病率快速增长;2)初诊中晚期比例高。因此,早期精准诊断和晚期有效治疗是我国PCa防治的重点。现有PCa分子标志物,前列腺特异性抗原（prostate specific antigen,PSA）特异性低,导致了大量的非必要前列腺穿刺活检,给患者带来身心伤害和过度的医疗支出。因此,临床上迫切需要寻找PCa特异性更高的早期诊断生物标记物,以提高有临床显著性PCa的检出率,减少过度诊治。最近的研究表明,循环外泌体RNA（ex RNAs）可以作为癌症检测的潜在生物标志物。然而,作为一种易于收集和非侵入性的癌症生物标志物来源,尿外泌体长链非编码RNA尚未得到充分的研究。长链非编码RNA（long non-coding RNA,lnc RNA）在肿瘤的发生和发展过程中起重要作用。我们前期通过RNA-seq探索了PCa相关lnc RNA,其中,MALAT1在癌和癌旁中的表达差异最为显著。尿液外泌体有着稳定高、可溯源、绝对无创等特点,因此,我们在前期研究的基础上,进一步探索了尿液外泌体MALAT1在PCa早期诊断中的价值。当PCa进展到CRPC阶段时,药物治疗就会变得十分困难。lnc RNA通过多种机制参与肿瘤进展。前期研究发现,MALAT1在CRPC的形成过程中发挥着重要作用。进一步的Ch IRP-MS研究发现,MALAT1在CRPC细胞中与诸多糖代谢关键基因结合,我们设想MALAT1在胞质中参与了CRPC的糖代谢。因此,在前期研究的基础上,我们探索了MALAT1通过糖代谢重编程促进PCa进展的分子机制。研究目的:本课题的主要研究目的是研究尿外泌体lnc RNA MALAT1在PCa早期诊断中的作用,为开发诊断试剂盒奠定理论基础;研究lnc RNA MALAT1通过糖代谢重编程促进肿瘤进展的作用机制,为寻找药物靶点奠定基础。研究方法:本课题使用一种标准化的,DRE（digital rectal exam）后采集的尿液样本处理和RNA定量的方法,共检测565例前列腺穿刺患者尿液外泌体的MALAT1表达水平。使用单因素logistic回归和ROC（receiver operating characteristic curve）分析的方法评价尿液外泌体MALAT1在早期诊断PCa与亟需临床干预的临床显著性PCa（clinically significant prostate cancer,cs PCa）的预测能效。采用决策曲线（Decision Curve Analysis,DCA）评价穿刺患者使用尿液外泌体MALAT1的净效益。使用测序数据与公共数据库分析MALAT1与肿瘤进展的关系,构建MALAT1过表达/敲除的前列腺癌细胞系,并通过细胞功能实验进行验证。使用Ch IRP-MS（Chromatin Isolation by RNA Purification-Mass spectrometry analysis）技术、RNA scope技术和转录组测序技术等研究MALAT1与代谢通路关键酶的结合。研究结果:在训练集患者（365例）与验证集患者（200例）中,肿瘤患者与临床显著性前列腺癌患者尿液外泌体MALAT1水平均较对照组显著升高（P＜0.001）。使用ROC分析发现,在训练集患者中,尿液外泌体MALAT1诊断前列腺癌时AUC（Area under curve）为0.791,优于PSA（P＜0.001）、f/t PSA（P=0.007）与临床指标构建的基础模型（P=0.02）。在诊断临床显著性前列腺癌时,尿液外泌体MALAT1的AUC为0.806,优于PSA（P＜0.001）、f/t PSA（P＜0.001）与基础模型（P＜0.001）。在验证集患者中,尿液外泌体MALAT1诊断前列腺癌时AUC为0.764,优于PSA（P=0.008）、f/t PSA（P=0.0079）。在诊断临床显著性前列腺癌时,尿液外泌体MALAT1的AUC为0.735,高于PSA、f/t PSA与基础模型,但未显示出统计学差异。DCA曲线显示在全体患者中,使用尿液MALAT1诊断前列腺癌与临床显著性前列腺癌,患者均有良好收益,并可避免26.9%的不必要穿刺,仅漏诊3.1%的临床显著性前列腺癌（敏感性90%）。在136对与65对前列腺癌与癌旁组织测序数据中,lnc RNA MALAT1显著高于癌旁组织（P＜0.001）。在GSE6919数据与GSE21034数据中前列腺癌转移组织中MALAT1表达显著高于原发组织与对照组织（P＜0.05）。TCGA数据库中显示随着肿瘤进展、转移,MALAT1的表达逐渐增高（P＜0.05）,并且高表达MALAT1的患者预后较差（P＜0.05）。细胞功能实验证实,在前列腺肿瘤细胞中过表达MALAT1,能够促进细胞增殖和迁移。为阐明MALAT1促进肿瘤进展的机制,使用Ch IRP-MS鉴定出865个与lnc RNA MALAT1特异结合的蛋白,KEGG分析显示与糖酵解通路显著相关。在过表达MALAT1细胞中使用海马测试、葡萄糖摄取测试、乳酸含量测试证明肿瘤细胞糖酵解活动明显增强。为了进一步明确lnc RNA MALAT1的作用靶点,以及验证Ch IRP-MS结果,我们对过表达MALAT1的前列腺肿瘤细胞进行转录组测序分析,找到4个糖代谢关键基因/蛋白,分别是GPI,ALDOC,PGK1,ALDOA。实验证实,lnc RNA MALAT1可以通过稳定ALDOA,PGK1蛋白的表达,重编程肿瘤细胞糖酵解,促进肿瘤进展。研究结论:本研究通过一种标准化的,DRE后采集的尿液样本处理和RNA定量的方法证实尿液外泌体lnc RNA MALAT1可以作为前列腺癌与临床显著性前列腺癌早期诊断的生物标志物。通过对lnc RNA MALAT1在糖酵解中机制研究发现,其可以通过稳定PGK1,ALDOA的蛋白表达,重编程肿瘤细胞糖酵解,促进肿瘤进展。