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背景: 肺癌是一类常见的恶性肿瘤,也是一类严重危害人类健康的恶性肿瘤,其发病率和死亡率已位居各种肿瘤之首,对人类的健康造成了重大损害。流行病学研究显示,其主要危险因素包括:吸烟、被动吸烟(二手烟)、慢性支气管炎、肺气肿、肺结核、肿瘤家族史、肺癌家族史、生物燃料、电离辐射、空气和重金属污染等。肺癌的5年生存率不足18%,目前最常见的有效的治疗策略是全肺切除辅助化疗,而治疗肺癌最重要的是寻找有效的早期诊断和预后生物标志物,为肺癌的治疗提供有效的科学依据。目前肺癌治疗的手段日新月异,不同类型肺癌的治疗措施和策略有所不同,而诊断的主要手段是通过病理切片,该方法诊断精度高,但因取样过程等因素无法准确对肺癌进行亚型定位,进而影响患者的治疗策略,故临床急需能够准确对肺癌进行分型的生物标志物。近年来,肿瘤相关长链非编码RNA(longnon-coding RNAs,lncRNAs)在肿瘤中的表达模式、作用过程及机制逐渐为人所重视,其越来越多的机制正逐渐被揭示。 文献报道,人类基因组中参与蛋白质编码的RNA约占2%,超过98%的基因是非编码RNA。这些非编码RNA曾被认为是转录“噪音”,但目前越来越多的研究显示,非编码RNA参与许多生物学过程,包括转录过程,mRNA剪切,以及翻译过程都有可能被非编码RNA影响。lncRNAs作为非编码RNA的一种类型,目前受到越来越多的关注。lncRNAs是一类长度超过200nt的非编码RNA,主要分为:①正义链lncRNAs(Sense lncRNAs),②反义链lncRNAs(Anti-sense lncRNAs or Divergent lncRNAs),③双向lncRNAs(Bidirectional lncRNAs),④基因间lncRNAs(Intergenic lncRNAs)和⑤基因内lncRNAs(Intronic lncRNAs)五大类。目前已有关于lncRNAs与肺癌相关的报道,如lncRNA MALAT1(metastasis associated in lung adenocarcinoma transcript1),在肺癌组织中的表达明显高于癌旁正常组织,与肺癌的转移和预后相关,可能作为肺癌诊断和治疗的靶标。另外,lncRNAHOTAIR(HOX transcript antisense intergenic RNA)在肺癌组织中表达上调,从而促进肺癌细胞侵袭和转移。 Zhang Kunshan在针对老鼠胚胎的研究中发现,长链非编码RNARAB1A-2(TCONS_00003307)参与了细胞周期调控及氧化磷酸化的过程,提示其有可能参与肿瘤发生发展过程。课题组前期预实验使用8例肺癌组织进行RNA-seq检测发现lnc-RAB1A-2在肺癌组织中高表达。因此本课题拟通过扩大样本量验证lnc-RAB1A-2在肺癌组织中的表达情况,并通过过表达及干扰技术对lnc-RAB1A-2的功能进行验证,以期揭示lnc-RAB1A-2在肺癌发生发展过程中所起作用,为肺癌的诊断和治疗策略提供科学依据。 目的: 分析长链非编码RNA RAB1A-2在肺癌中的表达模式及功能。 方法: 1.检测实验室历年收集的276例肺癌组织标本及对应正常组织中lnc-RAB1A-2的相对表达量,同时分析lnc-RAB1A-2表达量与肺癌病例临床特征的关系。 2.构建lnc-RAB1A-2过表达、干扰及对应对照的慢病毒表达载体,包装慢病毒感染人肺癌细胞系A549和PC-9,筛选稳定过表达、干扰的细胞进行后续细胞学功能鉴定试验:利用CCK-8细胞增殖实验鉴定异常表达的lnc-RAB1A-2对肺癌细胞系增殖能力的影响;利用流式细胞仪鉴定分析异常表达的lnc-RAB1A-2对肺癌细胞周期和凋亡的影响;利用Transwell Migration及Invasion实验鉴定分析异常表达的lnc-RAB1A-2对肺癌细胞系转移和侵袭能力的影响;利用软琼脂集落形成实验鉴定异常表达的lnc-RAB1A-2对肺癌细胞系恶性增殖能力的影响;利用裸鼠成瘤实验分析异常表达的lnc-RAB1A-2对肺癌细胞系体内增殖能力进行分析;利用肿瘤尾静脉肺转移实验对异常表达的lnc-RAB1A-2在体内转移能力进行分析。 3.对稳定过表达lnc-RAB1A-2的细胞系和相应的对照细胞系进行表达谱检测,探讨其可能的生物学信号分子通路。 结果: 1.经qRT-PCR检测lnc-RAB1A-2相对表达量发现,64.1%(177/276)的肺癌患者癌组织表达高于癌旁正常组织,35.9%(99/276)的肺癌患者癌组织表达低于癌旁正常组织(Mean±SD,0.002298±0.003469vs0.001355±0.001523,P=0.028)。 2.lnc-RAB1A-2高表达与肺癌的临床进展(Ⅲ+Ⅳvs.Ⅰ+Ⅱ,P=0.002);淋巴结转移(N1+N2+N3vs.N0,P=0.005);远处转移(M1vs.M0,?2=10.560,P=0.001)存在关联。lnc-RAB1A-2高表达的患者中位生存期明显低于lnc-RAB1A-2低表达者低(MST:13.0月vs.19.0月,Plog rank<0.01),分析发现,lnc-RAB1A-2高表达将增加肺癌患者的死亡风险达52%(HR=1.52,95%CI=1.01-2.26,P<0.05)。 3.利用两株肺癌细胞系(A549和PC-9)稳定高表达lnc-RAB1A-2、稳定低表达(干扰)lnc-RAB1A-2以及相应的对照细胞,进一步细胞生物学功能实验,CCK-8实验中,两组细胞系均显示,高达组细胞的生长速率明显高于对照组,干扰组的生长速率明显低于对照组(P<0.05)。 4.平板克隆实验中,lnc-RAB1A-2过表达组的细胞克隆数明显高于空白对照组的细胞克隆数,干扰组明显低于空白对照组(P<0.05)。软琼中集落形成实验中,lnc-RAB1A-2过表达组的集落形成数明显高于空白对照组的细胞克隆数,干扰组明显低于空白对照组(P<0.01)。 5.细胞周期检测发现,lnc-RAB1A-2高表达可减少休眠期及分裂前期细胞(G0-G1期),增加DNA合成后期及分裂期细胞(G2-M期),从而促进细胞分裂增殖。凋亡实验显示,lnc-RAB1A-2过表达能够抑制细胞凋亡,干扰lnc-RAB1A-2可以促进细胞凋亡(P<0.05)。 6.Transwell Migration实验显示两细胞系过表达组细胞穿透小室的细胞数量明显多于空白对照组细胞,其干扰组细胞明显少于空白对照组所穿透的细胞(P<0.05)。Tranwell Invasion实验显示A549、PC-9两细胞系均呈现过表达组细胞穿透小室的细胞数量明显多于空白对照组细胞的趋势,且干扰组细胞明显少于空白对照组所穿透的细胞(P<0.01)。 7.裸鼠成瘤实验显示过表达组细胞在体内的生长速度明显高于对照组,干扰组细胞生长速度明显低于对照组(P<0.05),且在肿瘤重量与荧光成像中均能够观察得到相同结论。裸鼠尾静脉注射肺转移实验显示,A549与PC-9两株肺癌细胞系均变现为过表达lnc-RAB1A-2将促进肺癌细胞转移,抑制lnc-RAB1A-2表达也将抑制肺癌细胞系在体内的转移能力,且两细胞过表达组的生存期较对照组明显缩短,干扰组生存期较对照组长。 8.对表达谱测序数据进行GO分析和KEGG分析发现,lnc-RAB1A-2与PI3K/AKT/mTOR通路相关,经分析发现,PI3K/AKT/mTOR通路相关基因FGF1在肺癌组织中高表达(P=0.0067),FGF1的表达与lnc-RAB1A-2成正相关(R=0.466,P=0.033)。经Western Bloting验证稳定转染lnc-RAB1A-2过表达及干扰细胞株,得到同样趋势,与对照细胞系相比,lnc-RAB1A-2高表达后FGF1蛋白亦呈高表达,干扰组中,FGF1蛋白表达量低于对照组的表达量。 结论: 1.lnc-RAB1A-2在肺癌组织中高表达;lnc-RAB1A-2高表达能明显促进肺癌的临床进展,缩短肺癌患者生存期。 2.稳定过表达lnc-RAB1A-2能够促进肺癌细胞系生长、增殖、转移和侵袭,裸鼠动物实验结果显示,过表达lnc-RAB1A-2能够促进肺癌细胞系在体内生长和转移,并且明显缩短过表达组裸鼠的生存期。 3.对表达谱测序数据进行GO分析和KEGG分析发现,lnc-RAB1A-2与PI3K/AKT/mTOR通路基因FGF1的表达成正相关。 总结: lnc-RAB1A-2在肺癌组织中高表达,并通过介导PI3K/AKT/mTOR通路中FGF1基因高表达,促进肺癌患者临床进展、缩短肺癌患者生存期。提示lnc-RAB1A-2可作为肺癌进展和预后的生物标志物。