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研究背景: 原发性肝癌(primary liver cancer,PLC)是我国消化系统常见的恶性肿瘤之一,其主要病理类型为肝细胞癌(hepatocellular carcinoma,HCC),占所有原发性肝癌病例的90%以上。我国是PLC的高发地区,虽然目前手术仍是治疗HCC的主要手段,但是由于大多数患者在确诊时已属晚期,失去了手术治疗的机会,同时由于其侵袭力强,转移快,术后复发率高等,使HCC的治疗效果并不理想,预后差,生存期短,死亡率高。因此,早期诊断及早期治疗对改善HCC患者的预后十分重要,探索HCC的发病机制对于研发有效的治疗策略具有极其重要的意义。 同源框基因(homeobox,HOX)在胚胎发育的过程中发挥着重要作用,其所编译的蛋白质多为参与信号通路调控的关键分子,在肿瘤的发生、发展中起重要作用。HOXD10是HOX家族的基因之一,通过抑制调控细胞外基质重塑以及细胞迁徙的相关基因使内皮细胞维持于静默高分化的状态。HOXD10过表达或缺失在恶性肿瘤中均可存在,在肿瘤的细胞增殖、存活、侵袭以及迁徙中发挥重要作用,而目前对于HOXD10在原发性HCC患者肿瘤组织中表达的研究鲜见系统报道。 第一部分:HOXD10基因及其相关上下游调控分子HOTAIR及miR-7在HCC患者肿瘤组织中的表达 目的: 检测HOXD10、HOTAIR和miR-7在HCC患者肿瘤组织中的表达,探讨HOXD10可能在HCC患者肿瘤组织中的作用。 方法: 收集山西省肿瘤医院2013年1月至2015年12月HCC患者15例的新鲜肿瘤组织以及癌周3 cm处的组织标本,运用RT-PCR、蛋白印迹法及免疫组织化学检测HOXD10 mRNA和蛋白,HOTAIR以及miR-7在肿瘤组织及癌周组织中的表达。 结果: ①RT-PCR法检测发现相较于癌周组织,HCC肿瘤组织中HOXD10 mRNA和miR-7显著降低,而HOTAIR表达显著上升; ②蛋白印迹法检测结果表明HCC组织内的HOXD10蛋白表达水平与癌周组织以及正常对照组织比较显著降低; ③免疫组织化学结果提示,相较于癌周组织,HCC肿瘤组织内的HOXD10蛋白的阳性反应颗粒较少,提示HOXD10在HCC组织内表达水平降低。 结论: HOXD10作为一种抑癌因子,其表达异常可能参与了HCC的发生,HOTAIR-HOXD10-miR-7通路异常可能是HCC发生的潜在分子生物学调控机制。 第二部分:HOXD10相关上、下游分子调控肝癌细胞的细胞生物学行为的机制研究 目的: 进一步探索HOXD10对HCC细胞生物学行为的影响,阐明HOXD10调控HCC细胞增殖、迁徙、侵袭以及凋亡的分子生物学机制。 方法: ①对不同肝癌细胞株(Huh-7,MHCC97-H,MHCC97-L,RBE,SK-HepG2,SMMC-7721,HCCLM3共7株)进行培养,qPCR检测HOXD10 mRNA的基础表达情况;筛选合适的细胞株进行后续实验。 ②HOXD10基因载体、HOTAIR siRNA以及miR-7 mimic的构建及细胞转染。取上述稳定转染的肝癌细胞株通过相关的分子生物学技术手段探索和验证HOTAIR-HOXD10-miR-7这一通路在HCC发生中的作用。 ③细胞增殖:采用CCK-8法检测。 ④细胞凋亡:采用Annexin V-FITC凋亡检测试剂盒以及流式细胞仪检测细胞凋亡的变化。 ⑤细胞周期:采用流式细胞仪检测细胞周期的变化。 ⑥细胞侵袭、迁移:采用Transwell细胞侵袭、迁移实验。 ⑦蛋白印迹法验证调控HOXD10相关上、下游信号分子对细胞内Bcl-2、P27,Cyclin D1、Caspase-8、RhoC、ROCK-1、MMP-2、MMP-9表达情况的影响。 结果: ①在7个细胞系中,HCCLM3(后缩写为LM3)细胞系及HepG2细胞系中HOXD10 mRNA的表达水平最低,而在RBE细胞系中表达最高,因此选择HepG2以及LM3细胞系分别进行后续的分子生物学实验和细胞学行为实验。 ②沉默HOTAIR可显著增加HOXD10 mRNA和miR-7的水平,而过表达HOXD10可显著增加miR-7的表达水平,miR-7参与调控与肿瘤迁徙和转移密切相关的MMP-2和MMP-9。 ③过表达HOXD10可以显著抑制LM3细胞的增殖。 ④HOXD10过表达可诱导LM3细胞发生凋亡。 ⑤HOXD10过表达可诱导细胞处于G1期。 ⑥HOXD10过表达可显著降低HCCLM3的细胞迁徙能力。 ⑦HOXD10过表达可显著降低LM3细胞侵袭能力。 ⑧过表达HOXD10或者沉默HOTAIR可显著增加Caspase-8,P27的蛋白水平,降低Bcl-2,Cyclin D1的表达水平;过表达HOXD10可显著降低ROCK及RHOC的蛋白水平;而过表达miR-7可显著降低MMP-2和MMP-9的表达水平。 结论: 调控HOTAIR-HOXD10-miR-7通路可以影响肿瘤生长、迁徙、转移相关蛋白的表达,过表达HOXD10能降低LM3细胞的增殖能力,抑制LM3细胞的迁移、侵袭,并增加LM3细胞的凋亡。表明HOXD10在HCC中发挥着抑癌因子的作用。 第三部分:HOXD10调控肿瘤发生作用机制的在体研究 目的: 通过构建裸鼠HCC肿瘤模型,分析HOXD10对HCC肿瘤形成以及肿瘤生长速度的影响。 方法: SPF级BALB/C裸鼠共36只,裸鼠右侧背部皮下,靠后侧位置接种细胞,接种数量为2.5×107个/ml,0.2 ml/鼠,即每鼠接种5×106个活细胞;接种后每日观察肿瘤的生长情况,每3 d测一次肿瘤的长径与短径,饲养40 d左右后,肿瘤成瘤明显结束实验,眼框采血并离心取血清冻存备用,动物处死后拍照,肿瘤取出后拍照、称重、量体积。 结果: ①接种LM3在7 d左右出现可检测的肿瘤。LM3-HOXD10组与LM3-GFP组、LM3组相比,肿瘤接种后第23日LM3-GFP组及LM3组的肿瘤体积出现差异。该结果表明在LM3细胞过表达HOXD10能够显著抑制瘤体的生长。 ②裸鼠成瘤实验结束后取瘤称取肿瘤重量,与LM3-GFP以及LM3组相比,LM3-HOXD10组肿瘤的重量显著低于LM3组,差异有统计学意义。表明在LM3细胞中过表达HOXD10能够抑制瘤体的生长。 结论: 在体研究证实HOXD10能够抑制肿瘤的生长,提示HOXD10在HCC中发挥抑癌因子作用。