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哺乳动物细胞中存在8种氨酰tRNA合成酶(Aminoacyl-tRNA synthetase,ARS),其功能为催化氨基酸与相应的tRNA的结合和转运过程。甲硫氨酰tRNA合成酶(Methionyl-tRNA synthetase,MARS)是ARS家族成员之一,该基因的表达水平不仅与细胞内的氧化还原失衡密切相关,而且参与调控癌症发生及进展。在肺癌、恶性纤维细胞瘤和胶质瘤等癌症组织中,MARS基因表达水平显著高于癌旁组织,而且越来越多的研究结果显示MARS基因表达水平的异常升高与癌症进展存在显著的相关性,但有关MARS基因表达水平与乳腺癌进展相关性的研究还未见报道。因此,本研究首先采用三种不同方法分析了MARS基因的表达水平与乳腺癌进展的相关性。1.采用生物信息学的方法,利用网络数据库,对比分析了不同肿瘤中MARS基因表达水平。2.采集了40位乳腺癌患者的新鲜乳腺癌和癌旁组织,使用实时定量链式聚合酶反应、蛋白质免疫印迹等方法分析对比了MARS基因在乳腺癌组织及癌旁组织中的表达水平。3.采用免疫组织化学染色和统计学的方法分析了142例临床乳腺癌患者癌组织及癌旁组织中MARS蛋白的表达水平与临床病理因素的关联性,并进一步评估了MARS蛋白表达水平对患者预后的影响。上皮-间充质转化(Epitheliale-mesenchymal transition,EMT)过程与癌症的进展紧密相关,EMT是癌细胞浸润、转移等癌症进展的重要标志。因此,在之后的研究中,通过RNA干扰的方法下调乳腺癌MCF-7细胞MARS蛋白的表达,检测了降低MARS蛋白表达量对乳腺癌细胞EMT过程的影响,以此判断降低MARS蛋白表达水平对乳腺癌进展的作用。癌症进展过程还与细胞外基质(Extracellular matrix,ECM)密切相关。ECM不但维持组织的三维结构,而且也是构成细胞微环境的重要成份,参与调控细胞的分化、增生、通信和粘附等过程。因此,为了进一步研究MARS基因表达水平与乳腺癌进展的关系,本研究首次应用十二烷基醚硫酸盐(Sodium lauryl ether sulfate,SLES)溶液制备了乳腺组织ECM支架。观察MCF-7细胞在乳腺癌组织ECM中的增殖、迁移情况,结合5-FU药物处理,检测MCF-7细胞耐药性的变化,确定乳腺癌ECM支架模拟体内环境的可行性。最后分析了ECM中MCF-7细胞的EMT相关基因和MARS基因的表达水平变化情况,进一步验证了MARS基因表达水平与乳腺癌进展的相关性。希望通过以上研究,为乳腺癌的诊断和治疗提供理论基础。研究结果如下:1.网络数据库分析结果显示,MARS基因的表达水平与乳腺癌进展及其他癌症如与肾上腺皮质癌(Adrenocortical carcinoma,ACC)、肾透明细胞癌(Kidney renal clear cell carcinoma,KIRC)、肾乳头状细胞癌(Kidney renal papillary cell carcinoma,KIRP)、脑低度胶质瘤(Brain lower grade glioma,LGG)、肝癌(Liver hepatocellular carcinoma,LIHC)、间皮瘤(Mesothelioma,MESO)、肉瘤(Sarcoma,SARC)和葡萄膜黑色素瘤(Uveal melanoma,UVM)的癌症进展密切相关(p<0.05)。临床样本中,乳腺癌组织中的MARS基因的mRNA和蛋白质水平均明显高于癌旁组织(p<0.05),乳腺癌组织MARS基因的相对表达量为0.8938±0.1672,癌旁组织为0.6689±0.1607,乳腺癌组织MARS基因转录水平是癌旁组织的1.34倍。MARS基因的蛋白质水平与临床预后因素相关性分析结果表明,高水平MARS蛋白的表达与乳腺癌进展显著相关。2.RNA干扰下调乳腺癌MCF-7细胞中MARS基因的表达,可以显著抑制MCF-7细胞的EMT过程和迁移效率。3.利用0.5%的SLES溶液处理乳腺癌组织6小时,有利于ECM支架内关键成分的保留,该ECM支架可以体外支持MCF-7细胞的增殖、迁移。同常规培养的单层MCF-7细胞相比,再细胞化的ECM支架提高了MCF-7细胞的干细胞特性及对5-氟尿嘧啶(5-Fluorouracil,5-FU)药物的抵抗性。乳腺癌的ECM不但能够促进乳腺癌细胞EMT过程,而且伴随EMT的发生,MARS基因的表达水平显著升高。