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背景:胃癌是我国发病率第二位和死亡率第三位的恶性肿瘤,严重威胁着人民的身体健康,因此,鉴定新的肿瘤标志物并深入探究胃癌形成与转移的分子机制对于胃癌的防治就显得尤为重要。Twa1亦被称作为GID8、C20orf11,该基因定位于20q13.33。近年来有学者发现TWA1在结直肠癌组织中显著高表达;并且,高表达的TWA1与结直肠癌患者预后负相关;TWA1异位至核内可以导致β-catenin在核内潴留从而激活相应下游通路,促进结直肠癌的发生发展。该研究首次将TWA1与肿瘤联系起来,揭示了其在结直肠癌发生发展中的重要作用。但是,对于TWA1在胃癌中的表达及其在胃癌进展中的作用仍然不清楚。为此,本课题探究了TWA1在胃癌中的表达,及其与胃癌患者临床病理因素的相关性;通过一系列分子生物学手段探究TWA1在胃癌发生发展中的作用及其调控机制。方法:(1)采用Cosmic数据库、Oncomine数据库和c Bioportal数据库等分析TWA1在胃癌中的表达,采用免疫组织化学、免疫荧光和Western blot分析TWA1在胃癌组织中的表达情况,基于免疫组化结果分析TWA1表达与临床病理的相关性,单因素和多因素分析TWA1表达与胃癌患者生存预后的关系;生物信息学方法分析胃癌中TWA1高表达的潜在调控机制;(2)利用qRT-PCR及Western blot分析TWA1在正常胃黏膜细胞株GES-1和常见胃癌细胞株BGC-823、HGC-27、MGC-803、AGS、SGC-7901中的表达;构建慢病毒干扰载体,成功感染BGC-823细胞和SGC-7901细胞并筛选稳定表达细胞株;通过qRT-PCR、Western blot、免疫荧光分析TWA1干扰组和对照组细胞中TWA1的表达;为进一步探究TWA1在胃癌细胞中的功能,我们进行了CCK-8、EDU、克隆形成、划痕形成等功能学实验;为探究TWA1影响胃癌的可能机制,我们使用Western blot分析了P53、c-myc、CCND1、Vimentin、E-cadherin、N-cadherin、Slug、MMP-2的表达情况;(3)为明确TWA1对转移瘤形成的影响,我们采用了裸鼠皮下成瘤实验和腹腔种植成瘤实验;转录组测序分析TWA1可能参与的生物学过程,Western blot验证TWA1是调控的下游通路。(4)利用Cosmic数据库和c Bioportal数据库分析影响胃癌中TWA1高表达的可能因素;通过Tarbase、Targetscan、starbase、miRDB数据库综合分析靶向TWA1的microRNA分子;starbase数据库进一步分析潜在的靶向的microRNA分子在胃癌中的表达及其与TWA1表达的相关性;在胃癌细胞系中转染miR-29a-3p mimics和miR-29a-3p inhibitors并分析其对TWA1表达的影响,应用荧光素酶报告基因验证miR-29a-3p与TWA1之间的靶向关系。结果:(1)Cosmic数据库分析发现TWA1是其收录的胃癌数据中高表达的前20位基因之一,Timer数据库分析显示TWA1在不同肿瘤组织中表达不一;Oncomine、Ualcan分析发现TWA1在胃癌组织较癌旁正常组织中表达升高。免疫组化及免疫荧光分析发现TWA1在胃癌组织中表达水平较癌旁组织升高;进一步分析结果显示TWA1表达与肿瘤大小、浸润深度、TNM分期、淋巴结转移、癌结节形成和血管浸润相关,差异有统计学意义(P<0.05)。TWA1高表达与胃癌患者预后呈负相关;单因素和多因素分析显示TWA1是影响胃癌患者预后的独立危险因素之一。生物信息学分析显示CNV是胃癌中TWA1高表达的可能机制之一。(2)qRT-PCR和Western blot结果显示,TWA1在胃癌细胞株BGC-823、MGC-803、HGC-27、SGC-7901中较正常胃黏膜细胞株GES-1表达上调,构建TWA1干扰慢病毒并感染BGC-823和SGC-7901细胞,qRT-PCR、Western blot和免疫荧光检测结果显示TWA1表达在干扰组较对照组表达下调。细胞功能实验结果显示,下调TWA1表达之后,细胞增殖能力下调,克隆形成能力减弱,划痕愈合能力下调,细胞侵袭、迁移能力下调。Western blot分析发现,在下调胃癌细胞中TWA1表达后,P53蛋白、Bax蛋白表达上调,c-myc、CCND1、Bcl-2表达下调;进一步探讨EMT相关蛋白表达情况:结果显示下调TWA1表达之后,Vimentin蛋白、N-cadherin蛋白、slug和MMP-2蛋白表达下调,E-cadherin表达上调。(3)裸鼠成瘤实验显示,下调胃癌细胞中TWA1表达之后,瘤体生长速度和瘤体大小均明显低于对照组,瘤体组织Ki-67表达下调。转录组测序分析显示TWA1参与调控多种细胞进程,包括细胞分化、器官进程、信号转导等,KEGG富集分析显示TWA1参与调控的信号通路主要包括TNF signaling pathway、TGF-βsignaling pathway、Notch signaling pathway、MAPK signaling pathway等。Ch IPBase数据库分析结果显示TWA1表达与MAPK1(亦称ERK2)表达呈正相关(r=0.1465,P=0.00183),TWA1表达与MAPK3(亦称ERK1)表达无明显相关性(r=-0.0571,P=0.227)。通过Western blot方法验证,下调TWA1表达后,p-ERK1/2/ERK1/2比值明显比对照组要低。(4)Cosmic数据库分析结果表明,CNV不是影响胃癌中TWA1表达的唯一因素,基因层面的影响因素包括Deep deletion、Shallow deletion、Diploid、Gain、Amplification。Tarbase、Targetscan、starbase、miRDB数据库综合分析发现miR-29a-3p、miR-29b-3p、miR-29c-3p和miR-455-5p是靶向TWA1的潜在microRNA分子。通过qRT-PCR方法在20对新鲜胃癌组织中进行验证,结果发现TWA1与miR-29a-3p表达呈负相关;在胃癌细胞中转染miR-29a-3p mimics可以下调TWA1表达,而转染miR-29a-3p inhibitor后,TWA1表达上调,双荧光素酶报告基因进一步显示与miR-29a-3p mut组相比,miR-29a-3p wt组可显著抑制由TWA1诱导的荧光素酶活性(P<0.05),提示miR-29a-3p可以靶向调控TWA1表达。结论:(1)TWA1在人胃癌细胞及组织中高表达,且TWA1表达水平与肿瘤大小、浸润深度、TNM分期、淋巴结转移等密切相关;其高表达与胃癌患者预后呈负相关,是影响胃癌患者预后的独立危险因素之一;(2)下调TWA1表达可以明显抑制胃癌细胞增殖、划痕愈合、克隆形成、侵袭和转移能力;(3)TWA1可以通过调控ERK1/2通路促进EMT介导胃癌细胞增殖、侵袭、转移等过程。(4)miR-29a-3p在胃癌组织中低表达,与TWA1表达呈负相关,是靶向调控TWA1基因的microRNA分子之一。