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目的:(1)通过高通量测序结果分析结直肠癌(colorectal cancer,CRC)患者癌与癌旁组织m RNA表达谱的差异进而寻找潜在的致癌基因。(2)研究垂体肿瘤转化基因-1(Pituitary tumour transforming gene-1,PTTG1)对CRC细胞的增殖、侵袭及迁移的影响及对下游AKT磷酸化的调控。(3)研究黄芩汤对CRC裸鼠皮下移植瘤的抑瘤作用及对PTTG1表达的调控。方法:(1)通过对5对CRC患者癌与癌旁组织的高通量测序分析,得到CRC癌与癌旁组织m RNA表达的差异基因,进一步筛选找出在CRC组织中明显高表达的基因并对其进行临床扩大样本的验证,分析其临床意义。(2)选择多种CRC细胞系,通过q RT-PCR和Western Blot检测PTTG1在各细胞中的表达水平;利用细胞转染技术将sh RNA和过表达质粒及其相应的对照质粒分别转染HCT116和SW620两种CRC细胞系,建立沉默PTTG1表达和PTTG1过表达的细胞模型,应用CCK-8实验观察PTTG1对CRC细胞增殖的影响,通过Transwell实验观察PTTG1对CRC细胞迁移和侵袭的影响;利用蛋白磷酸化芯片对敲除PTTG1的SW620细胞及其亲本细胞进行肿瘤相关信号通路的蛋白磷酸化位点检测;利用Western Blot对细胞中AKT的磷酸化水平进行定量检测。(3)利用SW620细胞建立裸鼠皮下移植瘤模型,分为对照组、黄芩汤组和5-Fu组,予黄芩汤(7g/kg/d,灌胃给药)和5-Fu(30mg/kg,隔天腹腔注射)进行药物干预,探讨黄芩汤抑瘤作用及药效机制。结果:(1)通过对5对CRC组织及癌旁组织标本进行高通量测序发现,相比癌旁组织,在CRC癌组织中显著上调的基因有1385个,显著下调的基因有219个。聚类分析发现PTTG1在癌组织中表达显著上调,结合GO富集分析预测PTTG1可能是CRC的潜在致癌基因。(2)通过q RT-PCR对37例CRC患者组织的PTTG1基因表达水平进行验证,结果显示肿瘤组织中PTTG1的m RNA较正常组织明显高表达(P<0.05)。通过177例患CRC者组织芯片阵列分析证实PTTG1在细胞浆中高表达(P<0.05),利用癌症基因组数据库(TCGA)对PTTG1基因表达进行生存分析发现PTTG1高表达与患者预后和生存期成负相关。根据PTTG1的表达结果绘制的ROC曲线,其AUC值为0.833,表明PTTG1具有一定的临床诊断价值。(3)通过对不同细胞的PTTG1基因表达的检测表明,相比于正常肠粘膜上皮细胞FHC,PTTG1基因表达在HCT116、HT29、SW620和SW837细胞系中显著升高(P<0.05),Western Blot证实PTTG1蛋白在HCT116、HT29、SW620和SW837细胞系中高表达(P<0.05)。(4)将PTTG1的干扰RNA转染至HCT116和SW620细胞中,q RT-PCR和Western Blot研究发现sh RNA#2可以有效抑制PTTG1基因和蛋白的表达,而sh RNA#1并没有效果(P<0.05)。CCK-8法研究表明,抑制PTTG1的表达可以显著抑制HCT116和SW620细胞增殖活性(P<0.05)。转染PTTG1过表达质粒后HCT116细胞和SW620细胞增殖活性明显升高(P<0.05)。Transwell实验证明抑制PTTG1表达后,HCT116和SW620细胞的迁移和侵袭能力明显下降(P<0.05)。在转染了PTTG1过表达质粒后,HCT116和SW620细胞的迁移和侵袭能力明显增强(P<0.05)。(5)选择SW620细胞和敲除PTTG1的SW620细胞进行31条肿瘤相关信号通路的蛋白磷酸化位点检测,发现在SW620细胞中敲低PTTG1后AKT在473位点得磷酸化水平明显降低。Western Blot实验证明,抑制PTTG1的表达后,HCT116和SW620细胞中AKT的磷酸化水平明显下降(P<0.05)。(6)荷瘤小鼠经过3周干预后,5-Fu组荷瘤小鼠体重相比对照组下降明显(P<0.05),黄芩汤组荷瘤小鼠体重与对照组则无显著差异(P>0.05)。黄芩汤组和5-Fu组都对荷瘤小鼠的瘤体体积和瘤体重量起到明显的抑制作用(P<0.05),黄芩汤可以显著抑制PTTG1的表达水平(P<0.05)。结论:(1)PTTG1在CRC组织中高表达,其表达水平与临床预后呈负相关,具有较高的临床诊断价值。(2)PTTG1在CRC细胞中高表达,PTTG1可以促进CRC细胞的增殖、侵袭及迁移。(3)抑制PTTG1的表达可以有效抑制AKT的蛋白磷酸化水平从而抑制CRC的发生发展。(4)黄芩汤有效抑制PTTG1的表达是其发挥治疗CRC作用的分子机制之一。