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散发性结直肠癌(Sporadic Colorectal cancer,SCRC)的发生是一个多基因参与和多阶段调控的复杂过程,涉及了多种癌基因的激活和抑癌基因的失活,在肿瘤克隆形成的过程中,基因的异常早于形态学上的改变,这些异常基因的检测有助于肿瘤的早期预防、诊断和治疗。截至到目前,癌基因的激活和抑癌基因的失活导致肿瘤发生的观点已得到广泛的共识,DNA错配修复基因异常所导致的微卫星不稳定(Microsatellite instability,MSI)以及杂合性丢失(Loss of heterozygosity,LOH)可以反映整个基因组的不稳定性,LOH还可以用作结直肠癌的独立预后预测因子。近几年的研究发现,micorRNA表达变异与结直肠癌的发生发展密切相关,二者之间关系的研究成为近几年来的研究热点,其作为一类新的诊断标记和治疗靶点有着巨大潜力,因此,联合检测这些基因的变异将有助于肿瘤的早期发现,早期预防和早期治疗。蛋白质是细胞内各种功能的执行者,肿瘤的发生与细胞内蛋白质的变化直接相关,探索在细胞内有重要作用的蛋白质的变化,无疑在肿瘤发生发展的研究中具有重要作用。
为综合探讨结直肠癌发病过程中DNA水平,mRNA水平,microRNA水平以及蛋白水平上的变异,我们从与结直肠癌相关的癌基因,抑癌基因,微卫星不稳定和杂合性丢失,mRNA和microRNA表达以及变异蛋白高表达体系建立等5个方面探索了散发性结直肠癌组织中基因的变化,采用变性高效液相色谱(DenaturingHigh-Performance Liquid Chromatography, DHPLC)分析方法对抑癌基因P53的第4-9外显子和APC基因突变富集区(mutation cluster region,MCR)的第1286~1513密码子进行突变初筛,采用直接测序和克隆测序方法进行变异类型的验证,对K-ras第12,13和61密码子采用PCR产物直接测序的方法检测突变。同时,使用荧光标记PCR和毛细管电泳方法对错配修复基因hMLH1,hMSH2,hPSM1,hPSM2以及抑癌基因P53附近的14个微卫星位点进行了MSI分析和LOH检测,以确定结直肠癌组织中DNA水平上的联合变异频率。
此外我们还建立了基于SYBR Green l染料法的实时定量PCR的绝对定量检测体系,在RNA水平上对3种基因的mRNA(AKT2,COX2和EGFR)表达和4种microRNA(miR-21,-31,-96和-135b)的表达进行了检测,分析了肿瘤组织和正常组织之间的表达差异以及mRNA表达和microRNA表达与临床病理资料之间的相关性。
结果:显示,微卫星DNA的变异频率是55.8%,P53,APC和K-ras的突变频率分别为42.3%(22/52),38.5%(20/52)和36.5%(19/52),联合检测突变的频率高达80.8%(42/52)。与正常组织相比,肿瘤组织中四种microRNA均出现高表达,统计学上均有显著差异(p<0.05)。miR-135b在Ⅲ和Ⅳ期组织中的表达水平显著高于Ⅰ和Ⅱ期(p=0.029),miR-96和miR-135b的表达与结直肠癌肝转移显著相关(p=0.006和p=0.013)。AKT2,COX2和EGFR基因的mRNA在肿瘤组织和正常组织中的表达无显著性差异,数据显示这三种基因的mRNA与结直肠癌发生的性别,位置,淋巴结转移,分化程度,临床分期和肝脏转移等临床病理资料之间不存在相关性。
众所周知,蛋白质的变化在肿瘤的发生发展中举足轻重。近来有研究表明,某些蛋白质相关的RNA与DNA序列之间存在广泛的差异,质谱检测出的蛋白质序列与DNA序列也并不完全一致(变异蛋白),为了探讨结直肠癌组织中变异蛋白的产生,我们以K-ras基因为研究对象,构建了以慢病毒为载体的K-ras野生型表达载体和六种K-ras突变型表达载体,用上述载体转染cos-7细胞,筛选出稳定高表达K-ras野生型和突变型蛋白的单克隆细胞株,为以后对变异蛋白进行定性和定量检测提供了工作基础。
总之,本研究较全面的分析了结直肠癌组织和正常组织中微卫星DNA,P53,K-ras和APC基因等DNA水平上的变异,发现80%以上的结直肠癌组织中都存在一种或几种DNA的改变,为临床上结直肠癌的早期基因诊断提供了理论基础;检测了四种结直肠癌相关的microRNA基因表达差异,进一步阐明了microRNA在结直肠癌发生中的重要作用;成功构建了K-ras野生型和变异型的病毒表达载体,筛选得到了多个稳定高表达K-ras蛋白的单克隆细胞株,为以后研究K-ras变异蛋白和结直肠的关系奠定了良好的工作基础。