胃癌相关环状RNA的鉴定及其生物学功能的研究

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研究目的:  胃癌(gastric cancer,GC)是人类最为常见的恶性肿瘤之一,目前我国的胃癌死亡率仍呈上升趋势,其主要原因还是在于早期胃癌发现率较低,而胃癌治疗的早与晚,效果却是非常不一样的。早期胃癌术后5年生存率可高达90%~95%,但是如果一旦发展到了晚期,那么其死亡率就会很高了。因此,我们若在胃癌早期能找到稳定的、有效的、理想的胃癌分子诊断标志物,那对早期胃癌的诊断是至关重要的,也许可能效降低胃癌的死亡率。  环状RNA(circular RNA,circRNA)作为一类新颖的非编码RNA。与之前我们研究较多的长链非编码RNA(long non-coding RNA,lncRNA)和微小RNA(microRNA,miRNA)相比,它具有在血浆和胃液中更加稳定存在这一显著特点,从而使其成为早期胃癌分子诊断标志物的理想选择更加具有优势。但是由于对 circRNA的研究才刚刚起步,目前,针对circRNA在人类疾病尤其是在肿瘤中生物学功能的研究更是少之又少。因此,本研究拟对胃癌相关 circRNA进行筛选鉴定后,研究其在临床诊断中的价值,寻找最佳早期胃癌分子诊断标志物,及其对细胞周期、凋亡、增殖、迁移等生物学功能的体外研究以及通过建立裸鼠胃癌移植瘤实验对它们的体内研究。  研究方法:  1.结合circRNA数据库,筛选胃癌相关circRNA。  2.应用定量逆转录-聚合酶链反应(quantitative reverse transcription-polymerase chain reaction,qRT-PCR)技术对101对癌旁组织和配对的胃癌组织中 circRNA002059和circRNA001013的表达水平进行检测,同时结合患者的临床病理资料,分析它们在临床诊断中的价值,筛选有效的分子诊断标志物。  3.从细胞水平重点鉴定胃癌相关 circRNA001013的表达水平,同时应用小干扰 RNA(small interfering RNA,siRNA)技术对circRNA001013在体外细胞水平进行干扰后,研究其生物学功能。  4.运用实时细胞分析仪(real-time cellular analysis,RTCA)和流式细胞术分别检测下调circRNA001013后对细胞增殖能力、细胞周期和凋亡的影响;运用划痕实验检测下调circRNA001013后对细胞迁移能力的影响;运用Western blot实验检测下调circRNA001013后相关蛋白质表达水平的变化。  5.建立裸鼠胃癌移植瘤模型,从体内水平观察下调 circRNA001013后肿瘤大小的变化,HE染色研究肿瘤形态学的改变,运用Western blot实验和免疫组化检测分析蛋白质表达水平的变化。  研究结果:  1. qRT-PCR实验结果显示,胃癌相关circRNA002059和circRNA001013在胃癌组织中均为低表达,在临床诊断中也具有一定的诊断价值,circRNA002059与性别(P=0.002)、年龄(P=0.022)、远处转移(P=0.03)和TNM分期(P=0.042)存在着一定的关系,而 circRNA0010103则与性别(P=0.001)、转移(0.046)和 TNM分期(0.024)存在着一定的关系,且两者均能作为胃癌分子诊断标志物。circRNA001013在胃癌细胞株(MGC-803、SGC-7901、HGC-27、BGC-823和 AGS)的表达相比于正常胃黏膜上皮细胞(GES-1)均为低表达,其结果与组织结果相一致。  2. RTCA细胞增殖实验结果显示,细胞增殖能力经下调 circRNA001013后有所降低(P<0.01);细胞凋亡和周期实验结果经流式细胞术检测后发现,下调 circRNA001013后没有发现细胞凋亡现象,而细胞周期却被阻滞在G0/ G1期,;细胞划痕实验结果显示,下调circRNA001013后细胞迁移能力降低(P<0.05);Western Blot细胞实验结果显示,下调circRNA001013后细胞内基质金属蛋白酶-2(matrix metalloproteinase-2,MMP-2)、MMP-9、细胞周期素依赖的蛋白激酶-6(cyclin-dependent kinase-6,CDK6)、细胞周期素 D1(cyclin D1)蛋白质表达水平明显降低(P<0.01)。  3.裸鼠胃癌移植瘤实验结果显示,下调circRNA001013后肿瘤生长速度减慢,肿瘤体积变小;HE染色发现肿瘤形态发生改变;Western Blot和免疫组化结果均显示,下调circRNA001013后细胞周期蛋白 CDK6和 cyclinD1,转移相关蛋白 MMP-2、MMP-9、血管内质生长因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)和增殖相关蛋白核相关抗原(nucleus related antigen,Ki67)表达水平降低,而上皮-钙黏蛋白(E-cadherin)蛋白水平增加,且呈一定的剂量效应。  研究结论:  1.胃癌相关circRNA002059和circRNA001013在胃癌组织中均为低表达。在临床诊断中具有一定的诊断价值,能作为临床分子诊断标志物。  2.体外细胞水平实验显示,下调circRNA001013后可有效降低细胞的增殖能力;阻止细胞从 G0/ G1过渡到 S期;能有效抑制癌细胞的迁移能力;降低细胞内 cyclin D1、CDK6、MMP-2和MMP-9等细胞周期和转移蛋白的表达。  3.体内裸鼠胃癌移植瘤实验说明,下调circRNA001013后能有效抑制肿瘤的生长;降低肿瘤蛋白质 CDK6、cyclin D1、MMP-2、MMP-9、Ki67和VEGF等细胞周期、转移和增殖相关蛋白的表达,增加了 E-cadherin蛋白的表达。  总之,circRNA002059和circRNA001013是胃癌相关circRNA,能作为胃癌的分子诊断标志物;circRNA001013具有抑制胃癌生长的作用。
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