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结直肠癌是最为常见的消化道恶性肿瘤之一,在我国,其发病率位列所有肿瘤中的第三位。目前,治疗结直肠癌的常规手段是手术结合放射治疗,但20%-40%结直肠癌患者肿瘤对放射治疗表现出低敏感性或完全抗性。所以开展结直肠癌放射敏感性预判及相关机制研究具有重要的科学意义和临床价值。DNA损伤修复,特别是DNA双链损伤修复是影响肿瘤放射敏感性的关键因素。本课题旨在验证电离辐射诱导的长链非编码RNA lnc-RI对结直肠癌细胞放射敏感性的调控作用。明确lnc-RI通过影响细胞DNA损伤修复能力从而调控放射敏感性,建立下调lnc-RI差异基因表达谱,对差异表达mRNA生物信息学分析,初步探索lnc-RI调控结直肠细胞放射敏感性的分子机制。
1.对结直肠癌细胞系HCT116、HT29进行60Coγ射线照射,CCK-8实验检测细胞增殖能力,克隆形成率实验检测细胞存活能力,证实HCT116辐射敏感性大于HT29,后者呈现辐射抗性;qRT-PCR检测lnc-RI相对表达量,显示lnc-RI表达量与结直肠癌细胞辐射敏感性成负相关。对辐射敏感细胞HCT116和辐射抗性细胞HT29采用流式细胞术检测细胞周期阻滞情况、Western blot检测γH2AX蛋白表达、间接免疫荧光检测细胞核内γH2AX foci点,证实HT29细胞DNA损伤修复能力大于HCT116细胞,表明lnc-RI可能通过影响DNA损伤修复能力从而调控结直肠癌细胞放射敏感性。
2.利用RNAi技术,针对lnc-RI序列设计两条特异性干涉序列(shRNA-lncRI-1,shRNA-lncRI-2),包装慢病毒,感染HCT116、HT29细胞,建立lnc-RI低表达细胞系。下调lnc-RI表达同时给予60Coγ射线照射,CCK-8实验检测细胞增殖能力、克隆形成实验检测细胞存活能力,证实下调lnc-RI表达增加结直肠癌细胞辐射敏感性。γH2AX蛋白表达、细胞核内γH2AX foci点证实下调Lnc-RI抑制了结直肠癌细胞电离辐射诱导的DNA双链损伤修复能力。综上表明,下调lnc-RI表达通过抑制结直肠癌细胞DNA损伤修复能力而增加结直肠癌细胞放射敏感性。
3.利用基因芯片技术,对下调lnc-RI表达后结直肠癌细胞HT29进行基因表达谱差异分析,生物信息学分析lnc-RI调控DNA损伤修复功能相关的分子机制。差异mRNA表达谱分析表明,下调lnc-RI表达共产生2241个差异表达基因。对差异表达基因进行GO数据库和Pathway信号通路分析发现,lnc-RI与DNA复制、细胞周期阻滞、p53凋亡信号通路、DNA损伤修复有关。其中下调差异表达基因中与DNA双链损伤同源重组修复和非同源末端连接修复相关基因有24个。并初步发现lnc-RI通过调控DNA损伤修复功能相关下游靶基因LIG4的表达来影响DNA损伤修复,从而调控相关细胞的放射敏感性。
本研究首先建立了放射敏感性结直肠癌细胞细胞模型,并证实lnc-RI负调控结直肠癌细胞放射敏感性。明确lnc-RI通过干预DNA双链损伤修复能力从而调控结直肠癌细胞放射敏感性。从基因组学角度分析lnc-RI生物学功能,为进一步研究其调控辐射敏感性分子机制奠定了基础。
1.对结直肠癌细胞系HCT116、HT29进行60Coγ射线照射,CCK-8实验检测细胞增殖能力,克隆形成率实验检测细胞存活能力,证实HCT116辐射敏感性大于HT29,后者呈现辐射抗性;qRT-PCR检测lnc-RI相对表达量,显示lnc-RI表达量与结直肠癌细胞辐射敏感性成负相关。对辐射敏感细胞HCT116和辐射抗性细胞HT29采用流式细胞术检测细胞周期阻滞情况、Western blot检测γH2AX蛋白表达、间接免疫荧光检测细胞核内γH2AX foci点,证实HT29细胞DNA损伤修复能力大于HCT116细胞,表明lnc-RI可能通过影响DNA损伤修复能力从而调控结直肠癌细胞放射敏感性。
2.利用RNAi技术,针对lnc-RI序列设计两条特异性干涉序列(shRNA-lncRI-1,shRNA-lncRI-2),包装慢病毒,感染HCT116、HT29细胞,建立lnc-RI低表达细胞系。下调lnc-RI表达同时给予60Coγ射线照射,CCK-8实验检测细胞增殖能力、克隆形成实验检测细胞存活能力,证实下调lnc-RI表达增加结直肠癌细胞辐射敏感性。γH2AX蛋白表达、细胞核内γH2AX foci点证实下调Lnc-RI抑制了结直肠癌细胞电离辐射诱导的DNA双链损伤修复能力。综上表明,下调lnc-RI表达通过抑制结直肠癌细胞DNA损伤修复能力而增加结直肠癌细胞放射敏感性。
3.利用基因芯片技术,对下调lnc-RI表达后结直肠癌细胞HT29进行基因表达谱差异分析,生物信息学分析lnc-RI调控DNA损伤修复功能相关的分子机制。差异mRNA表达谱分析表明,下调lnc-RI表达共产生2241个差异表达基因。对差异表达基因进行GO数据库和Pathway信号通路分析发现,lnc-RI与DNA复制、细胞周期阻滞、p53凋亡信号通路、DNA损伤修复有关。其中下调差异表达基因中与DNA双链损伤同源重组修复和非同源末端连接修复相关基因有24个。并初步发现lnc-RI通过调控DNA损伤修复功能相关下游靶基因LIG4的表达来影响DNA损伤修复,从而调控相关细胞的放射敏感性。
本研究首先建立了放射敏感性结直肠癌细胞细胞模型,并证实lnc-RI负调控结直肠癌细胞放射敏感性。明确lnc-RI通过干预DNA双链损伤修复能力从而调控结直肠癌细胞放射敏感性。从基因组学角度分析lnc-RI生物学功能,为进一步研究其调控辐射敏感性分子机制奠定了基础。