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结直肠癌是目前世界上最常见的癌症之一,同时也是死亡率最高的癌症之一。尽管早期的结直肠癌通过手术的切除可以得到很好地控制,但是目前临床上诊断的结直肠癌,25%的患者已经存在远端转移,而转移性结直肠癌的预后很差,是造成结直肠癌死亡率高的重要原因。大量的研究认为肿瘤干细胞的存在是造成肿瘤转移的根本性原因。肿瘤干细胞是一类既具有自我更新能力,也具有分化成肿瘤细胞的能力的细胞群体,被认为是起始肿瘤的生长、促进肿瘤转移、产生耐药性、引起肿瘤复发等问题的原因。
p53是人类肿瘤中突变频率最高的基因,50%的肿瘤都与p53基因有关;在结直肠癌中,p53的突变的频率达到40-50%。人类肿瘤中,p53的主要突变集中在其高度保守区,而突变形式以点突变为主。在所有的点突变类型中,存在3个高频突变位点,即p53-R175H、p53-R248W、p53-R273H。p53点突变后获得新功能,从抑癌基因转变为癌基因,失去原有的“基因组卫士”的功能,获得新的具有促进肿瘤发生发展的能力。作为转录因子的p53参与调控一系列编码基因或非编码基因,维持基因组稳定性等功能已经得到大量研究的证实,而突变型p53所调控的基因表达情况的研究则较少,尤其是p53点突变调控的非编码基因的表达研究更为鲜见。
对此我们提出的科学假设,即p53点突变后可能影响了结直肠癌细胞的干性,长链非编码RNA可能参与此过程的调控。
为了验证我们的科学问题,首先利用实验室前期构建的HCT116p53-/-细胞过表达3个p53高频点突变位点,并对其迁移、侵袭、一次成球、二次成球等能力进行了检测。我们发现在3个高频点突变位点中,p53-R273H突变后对细胞的迁移、侵袭和成球能力影响最大,因此我们将主要研究重点集中在p53-R273H点突变上。我们利用体细胞敲入技术在HCT116细胞中构建了内源性p53-R273H点突变细胞,以更好的模拟体内细胞突变的情况。我们对内源性p53-R273H点突变细胞进行表型检测发现其与过表达细胞模型的表型相似。进一步我们对p53-ctrl和p53-R273H点突变成球的细胞进行了RNA-seq测序,分析得到受p53-R273H点突变影响的差异表达的41条lncRNAs,其中上调37条,下调4条。对上调的lncRNAs进行KEGG和GO分析,富集得到干性相关的信号通路,如Wnt,MAPK,JAK-STAT等。为了确定作为转录因子的p53直接调节的lncRNA,我们对p53-ctrl和p53-R273H点突变成球的细胞进行了ChIP-seq测序,结合RNA-seq分析得到干性条件下p53-R273H点突变直接调节的2条lncRNAs,我们把它们命名为lnc273-31和lnc273-34。通过表型分析发现,敲低1nc273-31或lnc273-34后,细胞的迁移、侵袭、成球能力、肿瘤发生率明显的降低,说明lnc273-31和lnc273-34在肿瘤细胞干性的维持、肿瘤的转移上具有重要的作用。进一步,我们发现lnc273-31和1nc273-34对结直肠癌细胞的耐药性也有显著地影响,敲低lnc273-31或lnc273-34后,细胞对奥沙利铂的敏感性明显升高。最后我们利用含有p53-R273H点突变的结直肠癌样本对其中lncRNA的表达情况进行检测发现,含有p53-R273H点突变的样本中的lncRNA表达明显高于野生型对照组,进一步印证了我们的设想。
综上所述,p53-R273H点突变通过调节一系列lncRNAs的表达影响结直肠癌细胞的干性的维持、肿瘤细胞的转移和耐药,揭示p53-R273H突变调节的lncRNA对细胞干性、转移、耐药性的影响,为临床含有p53-R273H点突变的患者提供新的可供参考的治疗方案,为解决临床上结直肠癌耐药性问题奠定基础。
p53是人类肿瘤中突变频率最高的基因,50%的肿瘤都与p53基因有关;在结直肠癌中,p53的突变的频率达到40-50%。人类肿瘤中,p53的主要突变集中在其高度保守区,而突变形式以点突变为主。在所有的点突变类型中,存在3个高频突变位点,即p53-R175H、p53-R248W、p53-R273H。p53点突变后获得新功能,从抑癌基因转变为癌基因,失去原有的“基因组卫士”的功能,获得新的具有促进肿瘤发生发展的能力。作为转录因子的p53参与调控一系列编码基因或非编码基因,维持基因组稳定性等功能已经得到大量研究的证实,而突变型p53所调控的基因表达情况的研究则较少,尤其是p53点突变调控的非编码基因的表达研究更为鲜见。
对此我们提出的科学假设,即p53点突变后可能影响了结直肠癌细胞的干性,长链非编码RNA可能参与此过程的调控。
为了验证我们的科学问题,首先利用实验室前期构建的HCT116p53-/-细胞过表达3个p53高频点突变位点,并对其迁移、侵袭、一次成球、二次成球等能力进行了检测。我们发现在3个高频点突变位点中,p53-R273H突变后对细胞的迁移、侵袭和成球能力影响最大,因此我们将主要研究重点集中在p53-R273H点突变上。我们利用体细胞敲入技术在HCT116细胞中构建了内源性p53-R273H点突变细胞,以更好的模拟体内细胞突变的情况。我们对内源性p53-R273H点突变细胞进行表型检测发现其与过表达细胞模型的表型相似。进一步我们对p53-ctrl和p53-R273H点突变成球的细胞进行了RNA-seq测序,分析得到受p53-R273H点突变影响的差异表达的41条lncRNAs,其中上调37条,下调4条。对上调的lncRNAs进行KEGG和GO分析,富集得到干性相关的信号通路,如Wnt,MAPK,JAK-STAT等。为了确定作为转录因子的p53直接调节的lncRNA,我们对p53-ctrl和p53-R273H点突变成球的细胞进行了ChIP-seq测序,结合RNA-seq分析得到干性条件下p53-R273H点突变直接调节的2条lncRNAs,我们把它们命名为lnc273-31和lnc273-34。通过表型分析发现,敲低1nc273-31或lnc273-34后,细胞的迁移、侵袭、成球能力、肿瘤发生率明显的降低,说明lnc273-31和lnc273-34在肿瘤细胞干性的维持、肿瘤的转移上具有重要的作用。进一步,我们发现lnc273-31和1nc273-34对结直肠癌细胞的耐药性也有显著地影响,敲低lnc273-31或lnc273-34后,细胞对奥沙利铂的敏感性明显升高。最后我们利用含有p53-R273H点突变的结直肠癌样本对其中lncRNA的表达情况进行检测发现,含有p53-R273H点突变的样本中的lncRNA表达明显高于野生型对照组,进一步印证了我们的设想。
综上所述,p53-R273H点突变通过调节一系列lncRNAs的表达影响结直肠癌细胞的干性的维持、肿瘤细胞的转移和耐药,揭示p53-R273H突变调节的lncRNA对细胞干性、转移、耐药性的影响,为临床含有p53-R273H点突变的患者提供新的可供参考的治疗方案,为解决临床上结直肠癌耐药性问题奠定基础。