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目的:本研究采用寡核苷酸探针基因芯片技术,结合肿瘤细胞原代培养技术,研究鼻咽癌基因表达谱差异基因,并对鼻咽癌的发病机制进行初步探讨。为鼻咽癌的早期诊断、预后判断及治疗方案的选择提供理论依据。
方法:取鼻咽癌和鼻咽慢性炎症的新鲜组织进行原代培养,对所获得的细胞分别用细胞角蛋白(CK)免疫细胞化学、EBER1原位杂交、EBV-DNA荧光定量PCR等方法验证。抽提细胞总RNA,逆转录为cDNA,经双色荧光标记后和人全基因表达谱芯片杂交,构建鼻咽癌原代细胞的全基因表达谱,利用生物信息学技术分析数据,确定鼻咽癌差异表达基因。
结果:1鼻咽癌细胞差异表达基因筛选①经原代培养后获得5例鼻咽癌细胞和3鼻咽正常上皮细胞,上述原代细胞及鼻咽癌细胞株C666的总RNA提取和质检结果理想。6组芯片杂交结果显示,所有阳性对照(管家基因)的杂交信号清晰,阴性对照的杂交信号很低,提示芯片杂交效果良好。
②根据显著性差异标准(ratio>2,为基因表达上调;ratio<0.5,为基因表达下调),四例以上共同表达的差异基因有493个,包括上调基因264个,下调基因229个。对其中四例(NPC31、NPC43、NPC47和C666,经聚类分析表达谱相似的)鼻咽癌细胞进行初步筛选,其中3例以上符合上述标准的差异表达基因共有636个,包括上调基因394个,下调基因242个。该636个基因中,包括细胞周期相关基因81个;细胞粘连蛋白15个;凋亡相关基因10个;分化相关基因4个;信号转导相关基因50个;转录调控相关基因25个;代谢相关基因25个;细胞运动相关基因7个;发育相关基因34个;逆境反应蛋白34个;细胞组织与生物发生相关基因23个等。
2荧光定量PCR验证差异基因①表达谱芯片中筛选出的4个表达上调基因ANLN、CENPF、MCM2和CDC6,在NPC43和NPC47荧光信号值Cy3/Cy5(ratio),分别为43.8和84.4,28.4和68.7,3.1和3.4,2.5和2.9。荧光定量PCR检测NPC43和NPC47的表达差异倍数分别为25.3和77.7,12.7和71.4,7.5和4,5.1和4.9,两种技术检测的结果基本相符,即该4个基因在鼻咽癌原代细胞的表达比在正常细胞的表达显著升高。同时,检测CNE-1和SUNE-1中该4个基因的表达,基因差异倍数分别为:64.9和222,187和110,2.16和2.3,7.8和2.1,与表达谱芯片检测的该4个基因的表达趋势相同,在鼻咽癌细胞中表达上调。荧光定量PCR结果也证明了,ANLN、CENPF、MCM2和CDC6在鼻咽癌的原代细胞及细胞株中表达上调,为高表达基因。
②表达谱芯片中筛选出的4个表达下调基因TGM3、NDRG1、SERPINB13和MAL,在NPC43和NPC47荧光信号值Cy3/Cy5(ratio)的倒数,即正常细胞和鼻咽癌细胞的差异倍数,分别为4.9和4.1,3.3和19.5,10和4.7,31.1和146.1。荧光定量PCR检测正常细胞和鼻咽癌原代细胞NPC43和NPC47的表达差异倍数分别为13和4.3,2.5和12.4,23.9和2.6,2.2和54.4,两种技术检测的结果趋势相同,即该4个基因在正常鼻咽上皮细胞的表达比在鼻咽癌原代细胞的表达显著增高;同时,检测CNE-1和SUNE-1中该4个基因的表达,结果示:正常鼻咽上皮细胞与鼻咽癌细胞株的基因差异倍数分别为:45.8和24.4,4.8和6.4,65.4和2.3,12.5和10.1,与表达谱芯片检测的该4个基因的表达趋势相同,在鼻咽癌细胞中表达下调。荧光定量PCR结果也证明了,TGM3、NDRG1、SERPINB13和MAL在鼻咽癌的原代细胞及细胞株中表达下调,为低表达基因。
3免疫组织化学染色验证差异基因的表达MCM2和CDC6在鼻咽癌组织中存在表达,阳性细胞表达分别定位于肿瘤细胞胞核和肿瘤细胞的胞浆及胞膜。对50例鼻咽癌组织和20例鼻咽慢性炎症组织进行免疫组织化学分析,其中,MCM2在鼻咽癌组织和慢性炎症组织中的阳性率分别为94%(47/50)和60%(12/20);CDC6在鼻咽癌组织和慢性炎症组织中的阳性率分别为90%(45/50)和45%(7/20)。两种组织中的表达存在显著性差异(P<0.001),即MCM2和CDC6在鼻咽癌组织中均为高表达。
结论:1鼻咽癌细胞存在广泛的差异表达基因,这些基因包括细胞周期相关基因、细胞粘连蛋白、凋亡相关基因、分化相关基因、信号转导相关基因、转录调控相关、代谢相关基因、细胞运动相关基因、发育相关基因、逆境反应蛋白、细胞组织与生物发生相关基因等。
2鼻咽癌细胞中ANLN、CENPF、MCM2和CDC6等基因的表达明显上调;MAL、SERPINB13、NDRG1和TGM3等基因的表达明显下调,提示这些基因可能与鼻咽癌的发生、发展有关,可作为鼻咽癌的候选标记物。
3用人类全基因组基因芯片分析原代培养细胞的表达谱能够准确、高效地筛选出鼻咽癌相关的差异表达基因。荧光定量PCR及免疫组织化学进一步证实芯片筛查的结果可靠。