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食管癌是一种常见的消化道恶性肿瘤,近几年来,食管癌的发病率呈上升趋势,在我国,食管癌已经成为第四大致死癌症,严重危害人们的健康。食管癌可分为鳞状上皮癌(Esophageal Squamous-Cell Carcinoma,ESCC)和食管腺癌(Esophageal Adenocarcinoma,EAC),我国是食管癌的高发区,主要以鳞癌为主。食管癌死亡率高、治疗效果不佳、5年生存率不到10%,究其原因与食管癌早期无症状或仅有轻微不适,若出现进行性吞咽困难已属于中晚期密切相关。因此,食管癌早期诊断的生物学指标筛选,以及针对调控肿瘤演进的转录因子及其调控基因甲基化的相关研究备受研究人员关注。本论文以DNA甲基化对基因表达的调节为切入点,以食管癌患者为研究对象,从以下两个部分展开实验研究:第一部分,基于对TCGA(https://cancergenome.nih.gov/)数据库网站上illumina450K甲基化芯片数据的分析,获取了 7个食管癌中高甲基化的候选基因位点,与此同时,我们收集了 94对食管癌组织与癌旁组织,对其中DNA进行亚硫酸氢盐测序检测验证,结果显示7个位点中ZNF132、ZNF470、SPATA32这3个基因在癌组织中甲基化程度明显高于癌旁组织。我们分别就以上7个基因作为食管癌早期诊断生物学指标的预测能力进行统计分析,随后将甲基化状态差异显著的3个基因ZNF132、ZNF470、SPATA3进行组合构建多基因联合诊断模型,并使用逻辑斯蒂回归(LogisticRegression)、随机森林(RandomForest)、支持向量机(SVM)、朴素贝叶斯(Naive Bayes)、神经网络(NeuralNetwork)、线性判断分析(Linear Discriminant Analysis)、混合判断分析(Mixture Discriminant Analysis)、灵活判断分析(Flexible Discriminant Analysis)及梯度提升算法(Gradient Boosting Machine)来验证该诊断模型对中国食管癌人群的预测能力,就单个基因而言ZNF132具有最佳的预测效果,AUC值为0.83,但是其特异性为81%不及SPATA32的91%,3个基因组合后AUC值并未改变,仍与ZNF132单个基因的结果相同,为0.83,特异性较ZNF132有所提升,增加至89%,敏感性为69%较ZNF132有所下降,由此表明由ZNF132、ZNF470、SPATA3构建的多基因联合诊断模型的预测效果与单个基因ZNF132的预测效果相似,无明显改善,由此进一步提示ZNF132甲基化状态可作为良好的食管癌早期诊断的生物指标,具有潜在的临床运用价值,进一步深入探讨ZNF132在食管癌发生发展中的分子调控机制显得尤为重要。第二部分,围绕ZNF132甲基化状态的调控,ZNF132基因的生物学功能以及ZNF132基因在食管癌中的作用及机制开展相关的实验工作,结果显示:①在体外对ZNF132基因的调控序列进行过甲基化和去甲基化两方面处理,从而确定该基因表达确实受到甲基化修饰的调控;②通过观察ZNF132对食管癌细胞体外增殖、凋亡、迁移能力等生物学行为的影响,及其对荷瘤小鼠体内成瘤能力的影响,阐明了 ZNF132作为抑癌基因,发挥着抑制肿瘤细胞增殖、迁移和侵袭,显著促进了肿瘤细胞的凋亡以及抑制荷瘤小鼠皮下肿瘤形成的作用;③通过双荧光报告体系、ChIP-PCR分析以及DNAPulldown等实验分析转录激活因子Sp1对ZNF132表达的调控机制,证实Sp1能结合到含有Sp1结合位点的ZNF132启动子序列,且甲基化的Sp1位点能够影响Sp1结合ZNF132启动子区的能力,进而导致ZNF132基因的表达量下降。综上,本实验研究,确定了 ZNF132基因的甲基化作为生物指标的可能性,对Sp1调节ZNF132基因表达的机制进行初步分析,为进一步阐明该基因在食管癌发生发展中的分子机制奠定基础,为食管癌的早期诊断提供新的思路和方法。