启动子甲基化调控胰腺癌TIG1基因的表达

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背景和目的:  胰腺癌(Pancreatic cancer,PC)是全球普遍的极具侵袭性的恶性消化系统肿瘤之一。其恶性水平高、症状不明显、易浸润临近组织及沿着血管及淋巴发生转移、早期诊断及医治艰难,预后极差。近些年来胰腺癌的发生率及死亡率不断上升,己渐进成为引起人类健康和生命重大危害的最主要恶性病变之一。胰腺癌将近90%为起源于外分泌部腺管上皮的导管腺癌(Pancreatic ductal adenocarcinoma,PDAC),除此之外,还有类癌、肉瘤、胰腺母细胞瘤等多种类型。最近一次美国癌症死亡预测显示胰腺癌可能成为欧洲2030年后仅次于肺癌的癌症相关第二大死亡原因。临床上,80-90%胰腺癌患者为局部晚期或转移性,丧失手术机会,即使少数早期患者可行手术,但术后极易复发转移。手术、化疗(吉西他滨、5-氟尿嘧啶、伊立替康、奥沙利铂、紫杉醇等)、姑息性手术、靶向、免疫治疗等多种治疗手段,为患者提供了一定的生存获益,可是胰腺癌的整体预后仍旧不容乐观。因此寻找新的有效的诊断和治疗方法以改善患者预后迫在眉睫且意义重大。研究者对胰腺癌产生及进展的分子机制进行了广泛而深入的探索,一致认为是涉及多条信号传导通路的繁琐过程,但具体机制未明。表观遗传学在胰腺癌中有着举足轻重的地位。表观遗传学通常是指不改动基因碱基序列的情形下改动基因表达进而影响机体细胞表型特征的过程。其中几个最重要的参与调控机制包括组蛋白修饰(甲基化、乙酰化和泛素化)、DNA甲基化、染色质重塑和非编码核糖核酸(RNAs)等。基因甲基转移酶(DNA methyltransferase,DNMT)在DNA甲基化这一生物学进程中起着不可或缺的催化作用,最终将甲基(-CH3)转移到CpG二核苷酸胞嘧啶环上的5位碳原子上,共价修饰构成5-甲基胞嘧啶(5mC)。DNA甲基化常出现于基因的CG富集区域。数十年来,DNA甲基化致使某些基因转录失活促进肿瘤发生发展成为学者探讨的热点问题。  他扎罗汀诱导基因1(Tazarotene Induced Gene-1,TIG1)又称维甲酸受体应答基因1(Retinoic Acid Receptor Response1Gene,RARRES1),最初由Nagpal等人在用他扎罗汀(Tazarotene)治疗牛皮癣皮损的过程中从人类皮肤角化细胞中分离克隆出来,集中分布在人3号染色体,负责编码具有糖基化信号传导和透明质酸结合动力的跨膜蛋白。有学者报道TIG1在人类正常前列腺、膀胱、宫颈等组织里呈现高表达状态,然而在相应的癌组织呈现低表达或不表达状态,提示其具备抑癌基因的特点。很多学者还发现TIG1基因CpG岛甲基化存在于肝细胞癌、前列腺癌、膀胱癌、神经母细胞瘤、食管癌、胃癌、急性白血病等多种恶性肿瘤中,并与TIG1在这些癌症中转录失活相关。研究者普遍认为TIG1表达沉默由其启动子甲基化导致。许多相关实验发现去甲基化药物干预甲基化的抑癌基因后可以恢复该基因的表达从而抑制癌症的发生发展,这不仅验证了先前种种研究的结论更为日后恶性肿瘤的基因靶向治疗寻到了新的可能。值得关注的是近年来有学者认为TIG1在炎性乳癌中可能具备癌基因潜能。无疑,TIG1在癌症中的神秘面纱还需要更多研究者去揭开。到目前为止,关于TIG1及其启动子甲基化在胰腺癌中表达情况的研究凤毛麟角,TIG1是否是胰腺癌的潜在抑癌基因仍然是未知的。基本上述研究背景,本实验对TIG1在胰腺癌中的表达情况及其启动子在胰腺癌细胞中甲基化状态的做初步探索。  方法:  收集了郑州大学第一附属医院2014年1月1日至2015年12月30日期间经胃肠外科手术切除后并病理确诊的67组胰腺癌和其对应正常癌旁组织,并详细记录胰腺癌的发生部位、肿块大小、有无神经浸润、有无淋巴结转移、TNM分期情况,然后利用免疫组化链霉菌抗生物素蛋白-过氧化物酶连结法(Streptavidin perosidase,SP)法对癌组织及正常癌旁组织中TIG1蛋白的表达情况行检测,并且分析TIG1蛋白表达情况与胰腺癌临床病理特征之间的联系;培养胰腺癌细胞株PANC1、BxPC3和SW1990,提取细胞株DNA,亚硫酸氢钠修饰后采用亚硫酸氢盐测序PCR(Bisulfite sequencing PCR,BSP)分析TIG1启动子CpG岛甲基化状态;筛选细胞总RNA,用实时PCR(Real-time PCR)依次测各细胞株经不同浓度的5-氮杂-2-脱氧胞嘧啶(5-aza-dC)干预72小时前、后各胰腺癌细胞株TIG1mRNA的表达变化情况,分析不同去甲基化药物浓度对TIG1基因表达情况的影响。  结果:  1.TIG1蛋白在胰腺癌组织标本中表达阳性率显著低于癌旁正常组织标本(P<0.05)。  2.TIG1蛋白在胰腺癌组织标本中的表达情况与胰腺癌发生的部位存在明显相关性(P<0.05),但是与淋巴结是否转移、肿瘤大小如何、神经是否受累、TNM分期早晚无相关性(P>0.05)。  3.在胰腺癌BxPC3和SW1990细胞系中TIG1基因启动子区存在高甲基化状态,甲基化率依次为(92±2)%、(86±2)%,而在PANC1细胞系中启动子区甲基化程度较低,甲基化率仅仅只有(40±2)%。  4.TIG1启动子区高甲基化的BxPC3和SW1990细胞系经5-aza-dC去甲基化处理后TIG1表达明显上调(P<0.05),而PANC1细胞TIG1的表达变化不明显。  结论:  1.TIG1在胰腺癌中具有抑癌基因的特性且表达情况与胰腺癌发生部位相关。  2.不同胰腺癌细胞株之间TIG1的表达存在差异性。  3.TIG1在胰腺癌细胞BxPC3和SW1990中的低表达与甲基化有关。  4.TIG1基因甲基化可能是调控胰腺癌细胞TIG1表达的重要分子机制之一。
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