Mel-18基因在miRNA-181a结合位点的单核苷酸多态性(SNP)在前列腺癌预后的意义

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背景:前列腺癌是西方国家男性最常见的恶性肿瘤之一,列居男性癌症死因的第二位。过去,我国前列腺癌发病率较低,但随着人均寿命的延长、膳食结构的改变及诊断技术的进步,其发病率在逐年提高,已跃居为男性泌尿生殖系统恶性肿瘤的第三位。然而目前为止,导致前列腺癌发生与进展的分子遗传学因素尚未完全清楚,因此,从前列腺癌的发病机理出发,在分子水平对前列腺癌的发生发展进行研究,对于前列腺癌的诊治及预防具有重要的意义。 肿瘤是危害身体健康的严重疾病,癌基因激活和抑癌基因失活是各种肿瘤发生、发展的基础。抑癌基因是一类抑制细胞增殖及癌变的基因,同时也是调节生长和分化的正常基因,抑癌基因的失活会导致细胞恶性转化和肿瘤的发生。目前,对肿瘤抑制基因的研究是目前基因治疗肿瘤的一个研究热点。多梳基因(polycomb group genes,PcG)家族作为核蛋白家族之一,在胚胎发育、肿瘤发生和转移中有着重要的作用。Mel-18是PcG基因家族成员,位于染色体17q12,该区域通过基因连锁和相关性检验证实与前列腺癌风险存在相关性,最近研究表明,Mel-18可能是一种新的抑癌基因。有报道发现Mel-18表达于正常乳腺组织,而在乳腺癌原代标本中低表达或不表达。Guo等认为增强乳腺癌细胞Mel-18的表达,可降低乳腺癌细胞Akt/ PKB的活性。尽管在人类许多肿瘤中都发现了Mel-18基因的异常,目前国内、外尚鲜见Mel-18与前列腺癌关系的报道。它在前列腺癌发生、发展中起何种作用、作用机制以及与前列腺癌分期、转移及预后之间是否存在相关关系;能否成为前列腺癌诊断及预后判断的标志物应用于临床,仍不十分明确。 miRNAs是近几年生命科学研究的热点,miRNAs是长约19~25 nt的单链RNA,它通过与靶mRNA完全或不完全的互补配对,促进目标mRNA降解或抑制蛋白翻译,在细胞增殖、分化、凋亡、基因调控及疾病的发生中扮演重要的角色。新近研究表明,肿瘤细胞与正常组织来源细胞间miRNAs表达谱具有明显的差异,且多数miRNAs基因都位于肿瘤形成相关脆性基因位点,这就提示miRNAs在肿瘤的形成中可能扮演着重要的角色,研究与肿瘤相关的miRNAs可能为肿瘤的预防和治疗开辟新的方向。在以往miRNA与肿瘤关系的研究中,通常只是鉴定miRNA的表达丰度变化对肿瘤发生、发展影响,miRNA的自身突变也可产生相应的生物学作用,同样,在miRNA对其靶基因的调控过程中,由于靶基因3’非翻译区(UTR)的miRNA结合位点的碱基突变也可能改变miRNA对其靶基因的转录后调节功能,从而诱发肿瘤,检测肿瘤组织特定癌基因或抑癌基因与miRNA结合位点的序列是否突变,不但有利于了解肿瘤发生发展的机理,而且还可应用于肿瘤的诊断和治疗。 目的:研究前列腺癌组织中Mel-18蛋白的表达,探讨Mel-18蛋白及Mel-18基因在miRNA-181a结合位点(1805C/T)的单核苷酸多态性(SNPs)与前列腺癌临床病理特征及预后的相关性,了解其能否成为前列癌生物学行为及预后的指标。初步阐明Mel-18在1805 c/T的SNP在前列腺癌中的作用机制及临床意义。为发现前列腺癌预后评估、miRNAs相关治疗新靶点提供理论依据。 方法:对128例前列腺癌根治性摘除术后的癌标本进行免疫组织化学染色分析。运用实时定量PCR,比较前列腺癌细胞系与正常前列腺组织间Mel-18量的区别。对393例前列腺癌患者和146例正常对照者运用聚合酶链反应一限制性片段长度多态性分析(PCR—RFLP)方法对Mel-18基因在1805C/T的多态性进行分型,分析这个位点的等位基因频率。在Mel-18的SNPs为杂合子的7种泌尿系癌细胞株中,运用双荧光标记实时定量—PCR方法(Real—time PCR)对与两个等位基因分别相应的mRNA进行定量比较。运用SPSS15.0统计软件的Logistic回归、Kaplan—Meier曲线、Cox多因素回归等模块分析上述结果与临床资料的联系。 结果: 1.前列腺癌组织中Mel-18免疫组织化学染色分析表明,高Gleason评分的癌组织较低Gleason评分的癌组织染色强度降低。各组间染色分析结果表明:PSA≥100.1组较其它PSA组别染色阳性率减少(P=0.010);T2N0M0组较其它分期组别染色阳性率增多(P=0.021);Gleason评分8-10组较Gleason评分5-6组染色阳性率降低(P=0.031);Gleason评分9,10组较Gleason评分5-8染色阳性率降低(P=0.026)。运用多变量Cox成比例危险因子模型(multivariate cox proportional hazards model)分析表明:阴性Mel-18的染色结果是在伴生化复发或前列腺癌特异性生存的独立预测因素(OR:2.143,95%CI:1.035-4.132;OR:2.365,95%CI:1.194-5.485)。实时定量PCR结果表明,Mel-18表达量在前列腺癌细胞系中较正常前列腺组织显著降低,Mel-18与原癌基因Bmi-1及c—Myc存在显著负相关(r=—0.678,P<0.001;,r=—0.670,P<0.001)。研究结果证实,Mel-18与前列腺癌进展为负相关,可能发挥着抑制前列腺癌进展的作用。 2.在393例前列腺癌患者和146例正常对照者对1805C/T的SNPs运用PCR—RFLP进行分型,含有等位基因C的基因型(CC+CT)较TT基因型,与前列腺癌发生转移(D期)的相关性具有统计意义(P=0.010),CC+CT基因型发生癌转移的危险性增高(aOR:1.906,95%CI:1.166-3.115)。CC+CT基因型较TT基因型,对前列腺癌病理高分级(3级)的相关性具有统计意义(P=0.022),CC+CT基因型在发生病理高分级的危险性增高(aOR:1.646,95%CI:1.076-2.517)。生存分析表明:CC+CT基因型较TT基因型,在初诊为D期的者的癌特异性生存时间显著缩短(P=0.007);在进行前列腺癌根治性摘除术的患者中,CC基因型较含有等位基因T的基因型(CT+TT)在PSA复发时间显著缩短(P=0.002)。多变量Cox成比例危险因子模型表明:CC+CT基因型是预后的独立预测因子(HR:4.658,P=0.019)。研究结果证实,Mel-18基因在miRNA结合位点(1805C/T)的SNPs在前列腺癌的转移及复发具有重要作用。 3.通过miRNA与靶基因预测网站(http://www.miRNA.org/miRNA/home.do;http://www.targetscan.org)分析发现,miRNA-181a和Mel-18基因mRNA3 UTR碱基互补配对,1805 C/T的SNP恰位于配对序列中,两者配对互补后可抑制mRNA转录后的翻译。MFOLD软件(http://www.bioinfo.rpi.edu/applications/mfold)分析表明,Mel-18在1805T与1805C两种等位基因形成的mRNA的二级结构上存在差异,二级结构的差异可影响1805C mRNA的稳定性并导致mRNA被提前降解。我们选用Mel-181805C/T的SNPs为杂合子的7种泌尿系癌细胞株(PC-3,DU145,NC65,CCFRC1,253J,TCCSUP and KU7),运用双荧光标记的实时定量PCR,结果表明:等位基因T较C产生的mRNA水平明显升高。 结论:我们运用免疫组织、实时定量PCR、PCR-RFLP及双荧光标记的实时定量PCR技术证实了Mel-18在高分级前列腺癌中较低分级前列腺癌中显著降低,与前列腺癌进展及原癌基因呈负相关,可能发挥着抑制前列腺癌进展的作用;Mel-18基因1805C/T的SNPs在前列腺癌的转移及复发具有重要作用。Mel-18基因1805C/T的SNPs恰位于miRNA-181a和Mel-18基因mRNA3 UTR配对序列中,Mel-18在1805T与1805C两种等位基因形成的mRNA的二级结构上亦存在差异,等位基因T较C产生的mRNA水平亦发生明显变化,由于SNPs间的这些差异,抑制含"C"等位基因个体中的Mel-18的转录,并可能抵制其蛋白的翻译,从而可能促进前列腺癌进展。这些研究成果不仅为前列腺癌的进展过程提供了新的研究途径,也为发现前列腺癌预后评估、miRNAs相关治疗新靶点奠定了坚实的基础。
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