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胃癌是世界范围内发病率和致死率最高的癌症之一,近半数的胃癌发生于东亚地区,尤其是中国、韩国、日本及蒙古国。根据全国肿瘤登记中心(National Central Cancer Registry,NCCR)2018年的最新统计数据显示,胃癌已高居我国所有癌症中发病和死亡率第三位。尤其在中国的西北地区,胃癌的发病率已超过肺癌高居第一,死亡率也与肺癌基本持平。国内外已投入大量的人力、物力和财力进行研究,虽然在临床诊断、治疗及预防等方面已经有所进展,但现阶段胃癌早期干预的高质量方法不多,并且晚期诊疗的成本效益比不高。胃癌不仅给患者带来了巨大的伤痛,也给医疗系统带来了沉重的负担。因此,全面掌握胃癌的调控机制,对胃癌诊治有着极为重要的意义。长链非编码RNA(long non-coding RNA,lncRNA)是一类长度大于200个核苷酸(nt),并且缺少蛋白质编码能力的RNA序列。lncRNA的调控功能极其复杂,可以通过与多种生物分子相互作用,参与表观遗传修饰、转录调控、RNA编辑以及蛋白翻译调控等。lncRNA在肿瘤的增殖、转移等生命活动中发挥着关键的调控作用,能够敏感地参与肿瘤发生发展的各个过程。因此,lncRNA可作为肿瘤标志物应用于肿瘤的临床诊断、预后判断、药物治疗靶点等过程,为肿瘤调控机制的进一步揭示、肿瘤患者的诊断与治疗带来了希望。随着生物技术与信息技术的迅猛发展,生物信息学作为一门独立学科也得到了长足进步,已经成为任何单一学科无法替代的重要学科,可为肿瘤相关lncRNA功能预测、功能挖掘提供新的机遇,为生物实验提供准确的研究对象。然而,目前lncRNA功能研究往往聚焦于少量经典的lncRNA,占比不到已知lncRNA基因的1%,剩下绝大多数的lncRNA功能仍然不明,缺乏生物信息学与生物实验之间结合的有效探索。因此,基于生物信息学方法面向胃癌的lncRNA调控功能预测研究对于胃癌调控机制的深入理解极为重要。已有研究表明lncRNA通过竞争内源性RNA(competing endogenous RNA,ceRNA)机制在肿瘤的发生发展中发挥了重要的调控作用。在胃癌的研究中,受限于数据的来源、数据处理方式、实验条件等因素,目前lncRNA在胃癌ceRNA调控网络中的机制尚不清楚。此外,虽然有研究人员通过生物信息学手段发现了一些lncRNA可能作为潜在胃癌诊断和预后标志物,但依旧受限于实验技术条件等因素,lncRNA在胃癌中的功能研究往往没有将生物信息学预测与生物实验进行有效整合,导致lncRNA在胃癌中的调控功能不能得到确认。因此,胃癌lncRNA功能预测领域仍存在诸多问题亟待解决。基于上述问题,本文将生物信息学方法和生物实验技术有效整合,首先从肿瘤基因组图谱(The Cancer Genome Atlas,TCGA)数据库中获得的胃癌数据着手,然后通过数据处理、临床信息分析、调控网络构建及分析、基因功能富集分析等方法预测lncRNA在胃癌发生发展过程中的潜在功能,最后通过设计生物实验验证lncRNA的调控功能。本文具体的研究工作主要包括以下两个方面:(1)胃癌ceRNA调控网络的构建及功能挖掘基于ceRNA机制,本文首先从TCGA数据库获得的胃癌基因表达数据,识别在胃癌中显著差异表达的lncRNA、miRNA(microRNA)和mRNA(message RNA),作为胃癌ceRNA调控网络中的潜在节点。然后,引入lncRNA-miRNA-mRNA显著共表达特征构建ceRNA调控网络,基因功能富集分析结果显示胃癌ceRNA调控网络与癌症密切相关。再通过复杂网络节点重要性评价策略发现RP5-1120P11、DLEU2和DDX11-AS1可能作为潜在的核心lncRNA(hub lncRNA)参与整个胃癌ceRNA调控网络。最后,本文通过设计生物实验证明了DLEU2和DDX11-AS1在胃癌组织中的高表达,能够促进胃癌细胞的增殖能力,并可通过影响miRNA的表达水平参与到胃癌ceRNA机制中。本文系统地整合生物信息学和生物实验方法,有效地构建及实验证明了lncRNA在胃癌ceRNA调控机制中的重要作用,并首次实验验证了DLEU2和DDX11-AS1在胃癌中的调控功能。(2)LINC00941在胃癌中的功能预测及实验验证本文首先从TCGA数据库获得胃癌基因表达数据和临床数据,经数据处理及分析发现LINC00941为胃癌相关、胃癌转移相关和生存相关lncRNA,并具有作为胃癌的诊断和预后标志物的潜力。然后,本文对LINC00941的表达与胃癌临床数据之间的关系进行分析,结果表明LINC00941的表达与胃肿瘤浸润深度和胃癌的远处转移密切相关。再基于加权基因共表达网络分析(Weighted Gene Co-expression Network Analysis,WGCNA)方法,本文识别出基于LINC00941的胃癌共表达模块,基因功能富集分析结果表明LINC00941与细胞增殖、细胞迁移和肿瘤转移等密切相关。最后,通过细胞功能缺失实验结果表明LINC00941可促进胃癌细胞的增殖和癌细胞转移,裸鼠成瘤实验结果表明,LINC00941可促进胃肿瘤的增殖,通过对上皮细胞间质化(epithelial to mesenchymal transition,EMT)标志物表达水平进行检测,结果表明LINC00941可能通过影响EMT参与胃癌细胞的转移过程。本文系统地整合生物信息学和生物实验方法,有效地预测及实验证明了LINC00941在胃癌的增殖与转移过程中的重要作用,并推测LINC00941可能作为胃癌诊断、预后和治疗的潜在生物标志物。综上所述,本文将生物信息学方法和生物实验技术有效整合,首次预测和生物实验验证了DLEU2、DDX11-AS1和LINC00941在胃癌中的调控功能。本文通过上述研究工作为胃癌相关lncRNA功能的深入研究划定准确的实验对象,为通过检测或调控lncRNA来发现、逆转、终止胃癌的发生发展提供可操作的有效途径,也对其他癌症及复杂疾病的研究提供可借鉴的研究方案。