环状RNA 100375在成釉细胞瘤生物学行为中的作用

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背景:成釉细胞瘤(ameloblastoma,AB)是常见的牙源性肿瘤,在口腔肿瘤中占有重要的地位。世界卫生组织头颈部肿瘤分类将成釉细胞瘤归为良性肿瘤,而ROSAI&ACKERMAN外科病理学(第十版)将成釉细胞瘤归为交界性(低度恶性)肿瘤,目前治疗方式以手术治疗为主,但是由于其具有侵袭性生长和恶变潜能的生物学行为,术后复发率较高,甚至会发生远隔器官转移,严重影响了患者的生存质量。关于成釉细胞瘤侵袭性生物学行为的研究已成为热点,但成釉细胞瘤侵袭性生长的机理尚未达成一致的结论。因此,深入探讨成釉细胞瘤侵袭机制具有重要意义。  人类基因组中仅有1%-2%的序列能够编码蛋白质,目前人们仍不十分明确非编码RNA的作用机制及对编码基因的调控。RNA之间可以通过竞争有限的微RNA池相互影响各自的表达水平。基于这些研究成果,Pandolfi课题组首次提出了竞争性内源性RNA(competing endogenous RNA,ceRNA)假说:miRNA通过与靶基因结合,在转录后水平影响RNA的稳定性及翻译过程, RNA也可以反过来影响miRNA水平。各种类型RNA转录物通过miRNA反应元件竞争性结合共同的miRNA,从而影响游离的miRNA水平,实现相互调节。各种类型的RNA之间通过RNA-RNA交互对话所构成的调控网络在生物学和病理生理过程中发挥重要的作用。目前竞争性内源性RNA包括mRNA、假基因转录物、长链非编码RNA(lncRNA)及环状RNA(circRNA)等。  环状RNA(circular RNA,circRNA)是近年来RNA研究领域的一颗新星,是一类由特殊的选择性剪切产生且在真核细胞中广泛表达的环形内源性RNA分子,具有闭合环状结构,其特殊的结构特征使其具有特异的生物学功能。研究发现,环状RNA可以发挥microRNA分子海绵作用,同时还可能调节宿主基因表达,与RNA结合蛋白相互作用调控翻译过程,发挥顺式转录调控作用,甚至可以调控可变剪接等,由于环状RNA相对来说还是一个新鲜的事物,对于环状RNA的研究尚处于起步阶段,研究结论均需大量实验验证。部分环状RNA富含micro RNA结合位点,可以发挥竞争性内源性RNA作用,作为miRNA分子海绵来解除对其靶基因的抑制效应。例如,CDR1as包含63个保守的miR-7结合位点,该circRNA在细胞中和miRNA效应物密集结合,有效解除miR-7对其靶基因的抑制作用,使靶基因的表达水平升高。为此,环状RNA在成釉细胞瘤的侵袭性生长过程中是否发挥作用引起了我们极大的兴趣。  在前期研究中,我们应用human circular RNA芯片技术筛选成釉细胞瘤和瘤旁正常口腔粘膜组织(normal oral mucosa,NOM)中差异性表达的circRNAs,并结合生物信息学技术及qRT-PCR筛选、验证欲研究的circRNA。本课题首先采用荧光实时定量PCR(qRT-PCR)方法,检测26例成釉细胞瘤及瘤旁组织的hsa_circRNA_100375表达情况,分析其临床意义;其次,应用CCK8法、平板克隆形成实验、流式细胞术、Transwell等实验方法观察hsa_ circRNA_100375对AM-1细胞增殖、凋亡、侵袭等生物学行为的影响;最后,应用q RT-PCR和western blot实验方法,初步验证hsa_circRNA_100375潜在的功能靶基因IL-33。本实验结果将为进一步探讨circRNA在成釉细胞瘤侵袭性生物学行为中的作用及其分子调控机制提供科学依据。  目的:应用基因芯片及生物信息学技术,筛选在成釉细胞瘤中差异性表达的circRNA(hsa_ circRNA_100375);明确hsa_ circRNA_100375在成釉细胞瘤中的生物学功能及其作用的潜在靶基因预测和初步验证。  研究方法:1、采用Human CircRNA表达谱芯片技术,筛选与成釉细胞瘤相关的差异性表达的CircRNA,通过生物信息学技术及应用荧光实时定量PCR(qRT-PCR)验证,最终确定hsa_ circRNA_100375为后续研究对象。2、采用荧光实时定量PCR(qRT-PCR)方法,检测26例成釉细胞瘤及瘤旁组织中hsa_ circRNA_100375的表达情况。3、选用成釉细胞瘤细胞系(AM-1)作为研究对象,采用转染hsa_ circRNA_100375_siRNA技术,抑制hsa_ circRNA_100375表达水平,应用CCK8法、平板克隆形成实验、流式细胞术、Transwell等实验方法,观察其对AM-1增殖、凋亡、侵袭等生物学行为的影响。4、采用q RT-PCR和western blot实验方法,初步验证与hsa_ circRNA_100375作用相关的潜在靶基因IL-33。  结果:1、成釉细胞瘤circRNA表达量与瘤旁组织比较后,其中变化在2.0倍以上、并且差异有统计学意义(P<0.05)的circRNA确定为差异表达的circRNA。差异倍数在2倍以上上调的共230个分子,2倍以上下调的共97个分子;3倍以上上调的共94个分子,3倍以上下调的共15个分子;5倍以上上调的共24个分子,5倍以上下调的共2个分子。2、通过差异倍数、P值、mRNA芯片、生物信息学分析及文献检索等多步骤筛选后,将研究重点锁定在hsa_circRNA_100375。经qRT-PCR验证,hsa_circRNA_100375在成釉细胞瘤中表达上调,与芯片结果一致。3、Hsa_ circRNA_100375在26例成釉细胞瘤中的相对表达量显著高于瘤旁组织;且成釉细胞瘤复发组的hsa_circRNA_100375的相对表达量显著高于原发组。4、qRT-PCR结果表明,siRNA干扰后hsa_ circRNA_100375表达下调。抑制hsa_circRNA_100375表达水平后,与对照组相比,对细胞凋亡率没有显著影响;但是AM-1细胞的迁移及侵袭能力被显著地抑制。5、qRT-PCR与western blot方法初步检测AM-1细胞中hsa_circRNA_100375表达下调后IL-33的表达情况。结果发现,IL-33在mRNA水平及蛋白水平表达都显著降低。  结论:1、结合Human Circular RNA表达谱芯片技术和生物信息学技术,首次发现了一个新的环状RNA分子(hsa_circRNA_100375),其在成釉细胞瘤中高表达,hsa_circRNA_100375的表达与成釉细胞瘤复发密切相关。2、下调hsa_ circRNA_100375的表达水平,可以显著抑制AM-1细胞迁移及侵袭能力,但对AM-1细胞的凋亡无明显影响,提示hsa_circRNA_100375可能主要通过促进成釉细胞瘤的侵袭性生长发挥作用。3、IL-33可能是与hsa_ circRNA_100375作用密切的潜在靶基因。
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