microRNA及其相关分子在胃癌多药耐药中调控网络和作用机制的初步探索

来源 :第四军医大学 | 被引量 : 4次 | 上传用户:wrx5428167
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背景:多药耐药(multidrug resistance)是胃癌治疗的主要障碍之一,并会导致预后不良。因此阐明胃癌多药耐药的机制和寻找能够克服多药耐药的有效分子靶点至关重要。近些年来不断更新的基因和蛋白组学研究技术为肿瘤的多药耐药的研究提供了有利的手段,与之伴随的是大量的肿瘤多药耐药相关分子被发现和报道。然而肿瘤特别是胃癌的多药耐药十分复杂,其机制仍未完全阐明。而既往发现和提出的针对肿瘤多药耐药的靶分子数目和效果仍然有限,亟需更多更加有效的分子靶标。miRNA是近些年来发现并研究较热的一类广泛存在于动植物体内的由22个核苷酸组成的非编码小RNA,其主要通过与mRNA3’UTR结合进而抑制其翻译或促进其降解来发挥调节基因表达的作用。在哺乳动物基因组中大约有1/3左右的基因预计是被miRNA调控的。越来越多的研究显示miRNA在肿瘤包括胃癌的多药耐药上发挥重要作用。在胃癌多药耐药领域将基因表达谱分析和miRNA表达谱分析结合的综合性组学分析未有报道。目的:对胃癌多药耐药相关基因和miRNA进行表达谱分析,初步得到胃癌多药耐药相关的基因及miRNA,为阐明胃癌多药耐药机制和获得具有克服多药耐药潜能的靶分子打下基础。同时对上述结果进行整合分析获得在胃癌甚至肿瘤多药耐药中具有潜在功能的miRNA-靶基因组合。方法:1.通过lncRNA芯片对胃癌耐药细胞亚株SGC7901/ADR、SGC7901/VCR及其亲本的SGC7901细胞进行mRNA表达谱分析,找到在耐药细胞中差异表达的基因,特别是在两株耐药细胞中共同差异表达的基因;2.通过miRNA芯片对胃癌耐药细胞亚株SGC7901/ADR、SGC7901/VCR及其亲本SGC7901细胞进行miRNA的表达谱分析,找到差异表达的miRNA分子特别是在两株耐药细胞中共同差异表达的miRNA;3.挑选出在两株耐药细胞中均差异表达的基因和miRNA进行实时定量PCR验证;4.运用GSEA软件对于共同差异表达的基因进行了生物信息学分析,即GO(基因功能)分析和KEEG通路分析;5.运用靶基因预测软件(Targetscan、Pictar、miRanda)对共同差异表达的miRNA进行了靶基因的联合预测,对联合预测得到的靶基因进行生物信息学分析,即GO分析和KEGG通路分析;6.基于miRNA靶基因的预测对三株细胞系的mRNA和miRNA表达谱分析结果进行整合分析,找出有潜在功能的miRNA-mRNA组合;7.通过免疫印迹技术对耐药细胞中MAPK、PTEN/AKT信号通路的激活情况进行验证;8.在两株耐药细胞系中通过MTT相关耐药实验验证MAPK通路是否可作为增加化疗药物杀伤效果、促进药敏的靶通路。结果:1.SGC7901/ADR和其亲本细胞SGC7901相比差异表达的基因数有3855个(以2倍作为筛选的标准),在耐药细胞亚系中表达下调的基因数有1728个,表达上调的基因数有2127个;SGC7901/VCR与其亲本细胞SGC7901相比差异表达的基因数有3907个,其中在耐药细胞亚系中表达上调的基因数有2078个,表达下调的基因数有1829个;其中在株耐药细胞亚系中共同差异表达的基因数有2215个,其中共同上调1024个、共同下调1191个;2.SGC7901/ADR与其亲本细胞SGC7901相比差异表达的miRNA有17个(以差异倍数2倍为准),其中表达上调的miRNA有6个,表达下调的miRNA有11个;SGC7901/VCR与其亲本SGC79001相比差异表达的miRNA有28个,其中在耐药细胞亚系中表达上调的miRNA有11个,表达下调的miRNA有17个;其中共同差异表达的miRNA有15个,其中6个上调、9个下调3.从差异表达的基因中挑选出ERBB3、ERBB2、CXCR4、FGFR1、ABCB1及ABCB4,通过实时定量PCR验证显示其结果与芯片结果基本一致;从共同差异表达的miRNA中随机挑选出共同下调的miR-181a-5p、miR-99b-5p、let-7e-5p、miR-100-5p、miR-125a-5p及共同上调的miR-1273-3p、miR-378a-5p、miR-425-5p,实时定量PCR结果显示芯片结果与实时定量PCR结果具有较好的一致性;4.对共同差异表达基因进行GO(基因功能)分析显示受体功能、跨膜受体功能、受体结合功能、DNA结合功能以及转录因子功能在共同差异表达基因中得到了富集,而KEGG通路分析显示细胞因子-细胞因子受体、肿瘤相关通路、黑色素瘤形成、局部粘接、MAPK信号通路等是共同差异基因中最显著的通路;5.对共同差异表达的miRNA进行靶基因联合预测,共得到了2339个靶基因,其中共同下调的miRNA预测得到1651个靶基因,共同上调的miRNA预测得到688个靶基因;6.靶基因GO(基因功能)分析显示DNA结合功能、转移酶功能(磷酸转移酶家族)、激酶功能、受体功能、转录因子功能等是最显著富集的基因功能,而KEGG通路分析则显示肿瘤相关通路、神经营养因子信号通路、前列腺癌相关通路、MAPK信号通路、局部粘接等是富集最显著的通路;7.通过免疫印迹技术显示磷酸化Erk1/2在两株耐药细胞中均十分显著,而在亲本细胞中几乎检测不到Erk1/2的磷酸化;而磷酸化的Akt在SGC7901/ADR较其亲本细胞显著升高,在SGC7901/VCR中亦升高,但不显著;8.通过MTT耐药相关实验证实PD98059联合化疗药物阿霉素或长春新碱比单用化疗药物对胃癌耐药细胞具有更好的杀伤效果,即PD98059通过抑制MAPK通路可以增加肿瘤细胞对化疗药物的敏感性。结论:1.通过分析耐药细胞亚系与其亲本细胞的mRNA和miRNA表达谱特征我们获得了大量差异表达的基因及部分差异表达的miRNA,其中在两株耐药细胞中均差异表达的基因和miRNA能够更好地反映胃癌的多药耐药并为我们进行胃癌多药耐药机制研究提供了很好的资源;2.同时我们对共同差异表达的基因及共同差异表达miRNA预测得到的靶基因进行了生物信息学分析,分析结果将为我们今后进行胃癌耐药相关研究提供很好的线索;3.对mRNA表达谱分析数据和miRNA表达谱分析数据进行整合分析初步得到了miRNA及其相关分子的调控网络,并获得了具有潜在功能的miRNA-靶基因mRNA组合;4.对MAPK通路在耐药中的作用进行了验证并在细胞水平证实MAPK作为具有潜在克服多药耐药靶通路的可能性。
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