研究背景:食管癌是世界范围内常见的癌症类型,其发病率在所有恶性肿瘤中排名第七,总体死亡率排名第六。世界范围内,中国食管癌发病率居高。食管癌预后不良,尽管在诊断和治疗方面取得了进展,但全球和中国的食管癌患者总体五年生存率均低于20%。有临床证据显示如果初诊时肿瘤临床分期较早,5年生存率能够升至80%–90%,但由于食管癌早期临床表现缺乏特异性,患者首次就诊通常都在中晚期。基于生物标志物的非内窥镜疾病检测提高了早期食管癌筛查的准确性和可用性。因此,建立大范围人群早期筛查和高危人群预警的分子靶标从而提高食管癌早期诊断率,以及探索食管癌新的分子治疗策略具有重要临床意义。凋亡抑制与能量代谢重编程等均为癌症的重要特征性标志。线粒体与细胞凋亡及能量代谢密切相关,且具有相对独立自主的基因表达机制。线粒体氧化磷酸化相关蛋白位于线粒体内膜内,由线粒体核糖体翻译与合成。线粒体核糖体由线粒体DNA编码的三种RNA组分和核DNA编码的82种特定蛋白质组分构成,在复杂性、结构和作用机制方面与胞质线粒体存在差异。在过去几十年中,线粒体核糖体的结构与基本功能已被阐明。近年来,随着高通量测序以及生物信息学的迅猛发展,线粒体核糖体与肿瘤之间的联系已被逐渐揭开。相关研究表明,部分线粒体核糖体基因在恶性肿瘤中存在表达上调的现象并与肿瘤发生发展密切相关。线粒体核糖体大亚基蛋白编码基因MRPL35（Mitochondrial ribosomal protein L35）在线粒体氧化磷酸化过程中不可或缺。最新的研究表明线粒体核糖体基因MRPL35在胃癌与结肠癌中表达上调,体外实验中降低MRPL35的表达导致肿瘤细胞DNA损伤、细胞周期阻滞及自噬的产生。提示MRPL35有潜力成为恶性肿瘤诊疗的新分子靶标。然而在食管癌领域,MRPL35的转录组学分析、基因功能与分子机制研究尚属空白。因此,基因MRPL35是否具有早期食管癌生物标志物值得研究。研究目的:本研究以线粒体核糖体大亚基蛋白编码基因MRPL35为研究对象。首先结合肿瘤相关数据库与食管癌临床样本,分析MRPL35在食管癌中的表达与临床相关性,明确MRPL35的早期食管癌生物标志物潜能与后续研究价值。之后选用食管鳞癌细胞株KYSE410与TE-1,通过RNA干扰降低目的基因的表达,在体内外对MRPL35的基因功能进行研究。最后将细胞功能学实验、分子生物学技术、裸鼠体外实验与高通量测序和生物信息学分析相结合,明确涉及到的信号通路及关键分子。探讨MRPL35在食管癌发生发展中的作用,为早期食管癌生物标志物与治疗靶点的选取提供新的分子策略与理论基础。研究方法:本研究利用癌症相关数据库分析食管鳞癌中MRPL35基因表达与临床相关性,佐以临床样本进行验证。以MRPL35基因为模板设计RNA干扰靶点序列,制备可敲减目的基因的工具病毒载体;利用病毒感染细胞的方式降低目的基因表达,筛选并培养MRPL35稳定低表达的食管癌细胞系;通过流式细胞术与透射电镜等方法证明敲减MRPL35可以诱导细胞凋亡等细胞生命活动改变及线粒体结构功能异常。利用高通量测序和转录组学分析对MRPL35基因敲减后的全基因组基因表达量进行检测,筛选下游差异表达基因后,进行基因功能注释与富集分析,并且配合体内外实验进行验证,对涉及的信号通路与分子机制进行深入研究。研究结果:1.MRPL35在食管癌中表达上调并与肿瘤临床分期存在正相关性。2.体外研究表明,降低MRPL35表达引发线粒体膜电位的下降及活性氧的增加,最终造成食管癌细胞凋亡。3.体内研究表明,降低MRPL35表达可减缓食管癌异种移植瘤的形成。4.体内外研究一致表明,降低MRPL35表达可引起MAPK信号通路激活,通过MAPK/JNK信号轴调控食管癌细胞凋亡。研究结论:本研究表明基因MRPL35在食管癌中表达上调,降低MRPL35的表达可引起线粒体结构与功能的改变并通过MAPK信号通路诱导食管癌细胞凋亡,减缓食管癌移植瘤的形成。MRPL35有潜力作为食管癌生物标志物与新治疗靶标。