前列腺癌与前列腺增生组织中circRNA差异表达谱的初步筛选和功能分析

来源 :昆明医科大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lqym2929
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[背景]前列腺癌是男性中最常见的泌尿生殖系恶性肿瘤,尤其是在西方国家,具有很高的发病率和死亡率。在我国,前列腺癌已成为近年来发病率和死亡率增加最快的男性恶性肿瘤。前列腺癌目前已成为威胁男性健康的最大疾病之一,早期发现和干预是有效治疗前列腺癌的关键,也是预防因无法治愈的晚期前列腺癌者而死亡的关键。然而,目前常用的血清前列腺特异性抗原检测在前列腺癌的早期诊断上并不具有特异性,特别是老年男性良性前列腺增生在前列腺特异性抗原检测前列腺癌上具有干扰性,目前迫切需要一种更可靠的生物标志物来鉴定早期前列腺癌和有风险的个体。所以有必要筛选新的标志物,以建立新的前列腺癌诊断标志物及探索其在前列腺癌发生进展中的机制。circRNA是由前体mRNA剪接形成的共价闭合环状结构分子,它在肿瘤细胞增殖、凋亡和侵袭的调控中发挥作用,说明circRNA参与肿瘤进展的分子机制,并且诸多研究表明circRNA可以作为肿瘤诊断及预后生物标志物。近年来,围绕circRNA在各类疾病中有大量研究,但在前列腺癌中的研究尚且较少。为解决上述问题,应用基因芯片技术筛选出与前列腺增生相比的前列腺癌circRNA差异表达谱,为筛选新的前列腺癌诊断标志物及探索circRNA在前列腺癌发生进展机制中的作用提供理论依据。[目的]本研究以circRNA为切入点,基因芯片技术从前列腺癌组织及前列腺增生组织筛选出差异性表达的circRNA,并采用RT-PCR技术对筛选出的差异性表达的circRNA进行随机验证,通过生物信息学对差异表达的circRNA进行分析,以筛选有助于鉴别前列腺癌和前列腺增生的潜在标志物,以及新的前列腺癌诊断标志物,为构建前列腺癌ceRNA网络和探索circRNA在前列腺癌发生发展机制中的作用奠定基础。[方法]选取6例前列腺组织标本,包括3例前列腺癌患者术后前列腺组织及3例前列腺增生患者术后前列腺组织,利用Trizol法提取总RNA,使用NanoDropND-1000分光光度计测定标本总RNA的质量和浓度,通过琼脂糖凝胶电泳实验验证RNA完整性。使用RNase R核糖核酸外切酶去除线性RNA,利用引物扩增circRNA并转录成荧光cRNA。将扩增及荧光标记的cRNA与基因芯片探针杂交,使用Agilent Scanner G2505C扫描仪扫描杂交后的基因芯片。使用Agilent Feature Extraction软件提取数据及归一化处理。使用倍数变化法进行差异表达circRNA筛选,对筛选出的circRNA进行生物信息学预测以寻找关联的miRNA,接着对差异表达最显著circRNA关联的miRNA进行KEGG和GO富集分析,最后应用RT-PCR技术随机验证差异表达的circRNA在两种前列腺组织中的表达情况。[结果]1.共检测到circRNA 13313条,与前列腺增生标本比较,前列腺癌标本中7287条上调,6206条下调。差异性表达circRNA(p<0.05,FC值>2)有101条,其中26条上调,以hsacircRNA102485表达差异性最大,75条下调,以hsacircRNA011333表达差异性最大。2.通过miRNA靶基因预测软件对每个差异表达circRNA进行5个miRNA预测,发现每个差异表达circRNA都有5个相对应的miRNA,每个miRNA有1个以上的结合位点,提示差异性表达circRNA可作为miRNA海绵,通过位点吸附来调控基因的表达。结果显示上调表达最显著者hsacircRNA102485和miR-103a-2-5p、miR-663a、miR-342-3p、miR-188-3p、miR-30b-3p 之间有结合位点,分别与 miR-103a-2-5p、miR-663a 有 2 个结合位点,与 miR-342-3p、miR-1 88-3p、miR-30b-3p有1个结合位点。下调表达最显著者hsacircRNA011333和miR-1277-5p、miR-3924、miR-5094、miR-4724-5p、miR-186-5p 之间有结合位点,其中分别与 miR-1277-5p、miR-3924、miR-5094 有 5 个结合位点,与 miR-4724-5p、miR-186-5p有4个结合位点。3.随机选择差异表达circRNA进行RT-PCR验证,与前列腺增生标本相比,前列腺癌标本hsacircRNA004561、hsacircRNA102101、hsacircRNA100818表达水平升高,hsacircRNA104195、hsacircRNA018168、hsacircRNA021714表达水平降低,这与基因芯片结果完全一致。4.生物信息学分析显示hsacircRNA102485可能参与ECM受体相互作用、脂肪酸生物合成代谢、多聚腺嘌呤RNA结合、细胞氮化合物代谢过程、RNA结合、离子结合、生物合成过程和基因表达。hsa circRNA011333可能参与朊病毒疾病以及核酸结合转录因子活性、DNA模板转录、细胞分裂周期、RNA代谢过程、细胞蛋白质代谢过程、大分子复合物组装、细胞死亡、压力反应、蛋白结合转录因子活性、离子结合、细胞蛋白调节过程。[结论]1.与前列腺增生组织相比,circRNA在前列腺癌组织中发生了差异性表达。2.差异表达的circRNA与其对应的每个miRNA之间有1个以上的结合位点,可能作为 miRNA 海绵,其中 hsacircRNA102485 与 miR-663a、miR-30b-3p 之间及hsacircRNA011333与miR-186-5p之间的海绵作用有重要研究价值。3.hsacircRNA102485可能与ECM受体相互作用、脂肪酸生物合成及代谢有关,hsacircRNA011333可能与朊病毒疾病有关,两者都可能参与基本的细胞生物学行为。4.hsacircRNA011333/miR-186-5p/AKAP12 可能作为前列腺癌 ceRNA 网络之一,hsacircRNA102485与miR-663a、miR-30b-3p的相关性可能有助于构建其他前列腺癌ceRNA网络,这都将为揭示circRNA在前列腺癌的发生进展机制提供科学依据。5.hsacircRNA102485、hsacircRNA011333有可能作为鉴别前列腺癌和前列腺增生的潜在标志物,以及新的前列腺癌诊断标志物。
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