结直肠癌中环形RNA分子的差异表达与临床意义的初步研究

来源 :中国人民解放军总医院 解放军医学院 解放军总医院 军医进修学院 | 被引量 : 0次 | 上传用户:alienroom
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目的:  近年来结直肠癌(CRC)的发病率和死亡率呈现高速增长的势头,非编码RNA在疾病尤其是恶性肿瘤的发生发展中发挥着重要作用,对非编码RNA的研究有助于深入理解恶性肿瘤包括结直肠癌的机制机理,从而为结直肠癌的诊疗提供理论指导。环形RNA是一类新近确认的具有重要生物学功能的非编码RNA,主要通过与特定miRNA结合的方式发挥转录调节的生物学功能,同时还可以翻译多肽和蛋白质。目前有关环形RNA在结直肠肠癌中表达情况、临床意义和生物学功能尚不清楚,我们希望通过转录组测序研究结直肠癌组织中环形RNA的表达谱,结合特定基因的基础信息获得潜在的候选环形RNA分子,检测分析结直肠癌细胞系及组织中候选环形RNA分子的表达水平,并且结合样本的临床病理资料分析候选RNA分子的表达差异与临床病理特征的相关性,评价其在结直肠癌诊疗中的研究价值。目前医院和科研机构的组织样本主要以福尔马林固定和石蜡包埋方法进行保存,为了实现结直肠癌特异性环形RNA的广谱筛查和深入研究,我们初步探讨了实时荧光定量PCR检测FFPE组织样本环形RNA的可行性和适用性。同时,我们对候选环形RNA序列的miRNA结合位点进行预测分析,为进一步研究其生物学功能提供基础。综上所述,本课题旨在检测环形RNA在结直肠癌的特异性表达并分析其差异表达与临床病理特征的相关性,以期筛选获得结直肠癌发生的潜在驱动因子。  材料和方法:  选取结直肠癌病人组织在Hiseq2000测序平台进行转录组测序,利用特定针对环形RNA的生物信息学算法对测序数据进行环形RNA的预测分析以获得结直肠癌组织环形RNA分子的表达谱。结合相关基因的基本信息,初步筛选候选环形RNA分子。根据环形RNA序列及自身结构特点,特异性针对反向剪接序列位点设计divergent引物,将PCR扩增产物进行测序及序列比对,完成环形RNA的验证。利用荧光定量PCR技术检测分析候选环形RNA分子在结直肠癌细胞系及病人组织中的表达水平,筛选具有表达差异的环形RNA分子,结合临床病理资料对存在差异性表达的环形RNA分子的临床意义和诊断效能进行研究和分析。利用实时荧光定量PCR分别检测分析新鲜冰冻组织和FFPE组织中环形RNA的表达水平,以新鲜冰冻组织组的表达水平作为对照,对FFPE组织的环形RNA表达进行比较分析,探讨FFPE组织在环形RNA分子研究中的可能性和适用性。环形RNA的主要生物学功能是作为吸附miRNA分子的“海绵”进而调控靶基因的表达水平,其序列中存不同数量和种类的miRNA结合位点。参照相关研究和CircInteractome数据库的预测算法和模式,我们完成了环形RNA序列miRNA结合位点的预测分析。  结果:  1、一例直肠癌病人组织的测序结果表明环形RNA分子在不同组织(正常组织、肿瘤组织、转移肿瘤组织)的表达差异极大。2、根据各环形RNA注释基因的基本信息,我们选取了11条环形RNA分子并对其存在进行初步验证。3、荧光定量PCR检测发现11条环形RNA各自在不同结直肠癌细胞系的表达水平差异巨大,其中3条环形 RNA(SMARCA5-circRNA、 ZBTB7A-circRNA、SPECC1-circRNA)在细胞系中的表达丰度较低。4、我们分别检测分析了8条环形RNA在31例结直肠癌病人组织标本的表达水平,发现其中4条环形RNA在肿瘤组织和正常组织存在显著性差异且肿瘤组织均呈现低表达,分别为GSE-circRNA:9.599±1.114(cancer),8.131±1.765(normal),p<0.0001;MED13L-circRNA:9.985±1.036(cancer),9.464±1.117(normal), p<0.05;FNDC3B-circRNA:6.454±1.292(cancer),5.565±1.520(normal),p=0.0028; FAT1-circRNA:8.044±1.003(cancer),7.053±1.452(normal),p=0.0084。根据各自表达水平的差异,绘制ROC曲线,发现4条环形RNA均具有较为良好的诊断效能,曲线下面积依次分别为86.8%、74.4%、70.5%、78.8%。结合病人的临床病理资料分析发现:MED13L-circRNA/GSE-circRNA的表达与TNM分期相关(p=0.016;p=0.027);FNDC3B-circRNA/FAT1-circRNA的表达与肿瘤的体积相关(p=0.036; p=0.023)。5、对比分析了3例结直肠癌病人新鲜冰冻组织和FFPE组织中3条环形RNA分子的表达,对起始模板量进行标准化后,FFPE组织中环形RNA的表达水平显著低于新鲜冰冻组织(CT值相差4~9),说明FFPE处理后环形RNA出现比较明显的降解,不适用于荧光定量PCR进行检测分析。6、我们对筛选获得的存在表达差异且具有临床意义的环形RNA分子的miRNA结合位点进行了分析预测,发现在这些环形RNA序列中存在不同种类、数量众多的miRNA结合位点,为进一步研究环形RNA在结直肠癌的发生发展中的生物学功能提供了依据。  结论:  本研究筛选获得的4种环形RNA分子(GSE-circRNA/MED13L-circRNA/FNDC3B-circRNA/FAT1-circRNA)在结直肠癌病人的肿瘤组织和正常组织中差异表达明显,其差异性表达具有较为重要的临床意义,且诊断效能良好,具备成为新型结直肠癌肿瘤标志物的潜在价值。同时这些环形RNA分子序列含有众多种类和数量的miRNA结合位点,可能具有重要的生物学研究价值。
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