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背景和目的:
乳腺癌是世界上最常见的女性恶性肿瘤。近年来,中国乳腺癌的发病率也有所增加。虽然随着科学技术的不断进步,我们对乳腺癌的认识逐渐深入,乳腺癌的治疗也在逐年更新,但是关于乳腺癌发生的分子机制和诊疗预后方面还是存在着许多未解之谜。这就要求从基因水平全面系统探索乳腺癌的发生及发展的具体分子机制和复杂的调控网络。一方面为后续的乳腺癌诊治提供理论基础,另一方面为发现乳腺癌预后相关的分子标记物及提供个体化治疗奠定基础。
长链非编码RNA(longnon-codingRNA,lncRNA)在许多肿瘤中都存在异常表达,表达异常的lncRNA可以调控肿瘤的发生,浸润转移等多个方面。由于lncRNA的数量庞大及广泛的生物学功能,对其深入研究有助于我们从另一个角度剖析肿瘤发生发展的调控机制更有助于我们筛选出与肿瘤诊断、预后判断相关的lncRNA作为候选分子和治疗靶点。
方法:
我们通过RNA-seq对23例乳腺癌及癌旁正常组织进行测序并且在对原始数据进行质量检控之后,对符合条件的数据进行深入分析。在通过后续的数据整理、生信分析筛选出在乳腺癌中表达差异的mRNA和lncRNA(符合假阳性率小于0.05,同时,倍数变化超过2倍的基因作为表达差异基因)。对筛选出的表达差异基因,我们利用KEGG(KyotoEncyclopediaofGenesandGenomes)和GO(GeneOntology)分析对差异表达基因在肿瘤发生过程中所涉及的生物学进程和细胞组分及信号通路进行分析。同时结合文献调研最终筛选出在乳腺癌中表达差异的linc00673作为我们的研究对象。我们通过逆转录实时荧光定量PCR(RT-qPCR)实验对35例乳腺癌及正常癌旁组织进行检测从而验证linc00673在乳腺癌中的表达。根据35例乳腺癌的临床病理特征资料,分析了linc00673表达水平与临床病理特征之间的关系。我们分别利用基因上调技术(构建相应载体)和基因下调技术(siRNA干扰技术)来验证linc00673在乳腺癌细胞株(MDA-MB-231、BT-549和MCF-7)中的生物学功能。我们通过细胞学实验(细胞增殖和细胞克隆形成实验、细胞凋亡实验、细胞迁移和细胞侵袭实验)来验证linc00673在乳腺癌细胞中对细胞增殖和迁移能力的影响。随后我们将linc00673表达水平上调后的乳腺癌细胞和对照组细胞以及linc00673表达水平下调后的乳腺癌细胞和对照组细胞分别进行RNA-seq,在通过后续的数据整理、生信分析筛选出受到linc00673调控的下游基因进行进一步验证。
结果:
在本次转录组高通量测序之后,通过对原始数据进行质量检控,我们总共检测到了29210个基因,其中就包含了18191个mRNA和10271个lncRNA。在乳腺癌组织与癌旁乳腺组织间表达有显著差异的lncRNA有1910个,其中包括892个下调的lncRNA和1018个上调的lncRNA。与此同时,还有4701个mRNA表达存在显著差异,其中包括2347个下调的mRNA和2354个上调的mRNA。结合生信分析和文献调研,我们最终确定了在乳腺癌组织中高表达的linc00673作为研究目标。我们发现,与配对的癌旁正常乳腺组织相比,linc00673在乳腺癌组织中显着上调(P<0.05),并且高表达的linc00673与淋巴结转移和临床分期呈正相关。我们分别将特异性过表达载体和siRNA通过细胞转染导入乳腺癌细胞株(MDA-MB-231、BT-549和MCF-7)中,linc00673的表达水平相应的上升和下降了(P<0.001)。细胞克隆形成、增殖实验以及凋亡实验证明,下调或上调linc00673的表达水平之后,乳腺癌细胞的增殖能力发生相应的减弱和增强。Transwell迁移以及侵袭实验表明,下调或上调linc00673的表达水平之后,乳腺癌细胞的迁移和侵袭能力相应的减弱和增强。此外,RNA-seq的结果表明,异常表达的linc00673可以在转录水平上影响着NCR3LG1(B7-H6)的表达。WesternBlot结果再次向我们证明了linc00673在蛋白质水平上可以调节B7-H6和上皮-间质转化(EMT)。接着我们发现通过siRNA敲低B7-H6之后可以相应的减少乳腺癌细胞的增殖和转移能力。而回复实验则证明了在上调linc00673的基础上敲低B7-H6可以部分逆转上调linc00673所造成的乳腺癌细胞的增殖和转移能力的增强。
结论:
通过高通量转录组测序以及生物信息学分析,我们在乳腺癌中发现了一个在乳腺癌组织中高表达的linc00673并且linc00673在肿瘤细胞中表达显著上调,通过临床病理分析我们发现linc00673的表达水平与肿瘤的淋巴结转移有密切关系,这个结果提示我们linc00673可能是乳腺癌的一个潜在诊断标记物。通过细胞生物学实验,我们发现linc00673的下调或上调相应的引起乳腺癌细胞增殖和迁移能力的减弱或增强。进一步实验发现linc00673很可能是通过调节B7-H6的表达来调控乳腺癌的发生发展。我们的研究结果证明了在乳腺癌里linc00673发挥的重要作用,并且对乳腺癌发生发展的分子机制进行了初步探索。
乳腺癌是世界上最常见的女性恶性肿瘤。近年来,中国乳腺癌的发病率也有所增加。虽然随着科学技术的不断进步,我们对乳腺癌的认识逐渐深入,乳腺癌的治疗也在逐年更新,但是关于乳腺癌发生的分子机制和诊疗预后方面还是存在着许多未解之谜。这就要求从基因水平全面系统探索乳腺癌的发生及发展的具体分子机制和复杂的调控网络。一方面为后续的乳腺癌诊治提供理论基础,另一方面为发现乳腺癌预后相关的分子标记物及提供个体化治疗奠定基础。
长链非编码RNA(longnon-codingRNA,lncRNA)在许多肿瘤中都存在异常表达,表达异常的lncRNA可以调控肿瘤的发生,浸润转移等多个方面。由于lncRNA的数量庞大及广泛的生物学功能,对其深入研究有助于我们从另一个角度剖析肿瘤发生发展的调控机制更有助于我们筛选出与肿瘤诊断、预后判断相关的lncRNA作为候选分子和治疗靶点。
方法:
我们通过RNA-seq对23例乳腺癌及癌旁正常组织进行测序并且在对原始数据进行质量检控之后,对符合条件的数据进行深入分析。在通过后续的数据整理、生信分析筛选出在乳腺癌中表达差异的mRNA和lncRNA(符合假阳性率小于0.05,同时,倍数变化超过2倍的基因作为表达差异基因)。对筛选出的表达差异基因,我们利用KEGG(KyotoEncyclopediaofGenesandGenomes)和GO(GeneOntology)分析对差异表达基因在肿瘤发生过程中所涉及的生物学进程和细胞组分及信号通路进行分析。同时结合文献调研最终筛选出在乳腺癌中表达差异的linc00673作为我们的研究对象。我们通过逆转录实时荧光定量PCR(RT-qPCR)实验对35例乳腺癌及正常癌旁组织进行检测从而验证linc00673在乳腺癌中的表达。根据35例乳腺癌的临床病理特征资料,分析了linc00673表达水平与临床病理特征之间的关系。我们分别利用基因上调技术(构建相应载体)和基因下调技术(siRNA干扰技术)来验证linc00673在乳腺癌细胞株(MDA-MB-231、BT-549和MCF-7)中的生物学功能。我们通过细胞学实验(细胞增殖和细胞克隆形成实验、细胞凋亡实验、细胞迁移和细胞侵袭实验)来验证linc00673在乳腺癌细胞中对细胞增殖和迁移能力的影响。随后我们将linc00673表达水平上调后的乳腺癌细胞和对照组细胞以及linc00673表达水平下调后的乳腺癌细胞和对照组细胞分别进行RNA-seq,在通过后续的数据整理、生信分析筛选出受到linc00673调控的下游基因进行进一步验证。
结果:
在本次转录组高通量测序之后,通过对原始数据进行质量检控,我们总共检测到了29210个基因,其中就包含了18191个mRNA和10271个lncRNA。在乳腺癌组织与癌旁乳腺组织间表达有显著差异的lncRNA有1910个,其中包括892个下调的lncRNA和1018个上调的lncRNA。与此同时,还有4701个mRNA表达存在显著差异,其中包括2347个下调的mRNA和2354个上调的mRNA。结合生信分析和文献调研,我们最终确定了在乳腺癌组织中高表达的linc00673作为研究目标。我们发现,与配对的癌旁正常乳腺组织相比,linc00673在乳腺癌组织中显着上调(P<0.05),并且高表达的linc00673与淋巴结转移和临床分期呈正相关。我们分别将特异性过表达载体和siRNA通过细胞转染导入乳腺癌细胞株(MDA-MB-231、BT-549和MCF-7)中,linc00673的表达水平相应的上升和下降了(P<0.001)。细胞克隆形成、增殖实验以及凋亡实验证明,下调或上调linc00673的表达水平之后,乳腺癌细胞的增殖能力发生相应的减弱和增强。Transwell迁移以及侵袭实验表明,下调或上调linc00673的表达水平之后,乳腺癌细胞的迁移和侵袭能力相应的减弱和增强。此外,RNA-seq的结果表明,异常表达的linc00673可以在转录水平上影响着NCR3LG1(B7-H6)的表达。WesternBlot结果再次向我们证明了linc00673在蛋白质水平上可以调节B7-H6和上皮-间质转化(EMT)。接着我们发现通过siRNA敲低B7-H6之后可以相应的减少乳腺癌细胞的增殖和转移能力。而回复实验则证明了在上调linc00673的基础上敲低B7-H6可以部分逆转上调linc00673所造成的乳腺癌细胞的增殖和转移能力的增强。
结论:
通过高通量转录组测序以及生物信息学分析,我们在乳腺癌中发现了一个在乳腺癌组织中高表达的linc00673并且linc00673在肿瘤细胞中表达显著上调,通过临床病理分析我们发现linc00673的表达水平与肿瘤的淋巴结转移有密切关系,这个结果提示我们linc00673可能是乳腺癌的一个潜在诊断标记物。通过细胞生物学实验,我们发现linc00673的下调或上调相应的引起乳腺癌细胞增殖和迁移能力的减弱或增强。进一步实验发现linc00673很可能是通过调节B7-H6的表达来调控乳腺癌的发生发展。我们的研究结果证明了在乳腺癌里linc00673发挥的重要作用,并且对乳腺癌发生发展的分子机制进行了初步探索。