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研究背景及目的:肝癌(liver cancer)是世界上最常见的恶性肿瘤之一,也是全球第6大癌症杀手,死亡率仅次于胃癌、食管癌。环状非编码RNA(circular RNA,circRNA)是新兴的一类不具有游离的5’端帽子和3’端poly(A)尾巴,以共价键形成环形结构的特殊非编码RNA分子。circRNA不受RNA外切酶影响,表达更稳定,不易降解,大量存在于真核细胞的细胞质中,具有一定的组织、时序和疾病特异性。近来研究表明circRNA可作为miRNA分子海绵吸附miRNA分子,进而影响基因的调控与表达,并广泛参与生命活动且在肿瘤发生及发展过程中具有重要的调节作用。本研究旨在整合生物信息学与分子生物学的学科优势,构建肝癌中以circRNA为核心的分子调控网络,验证核心位点并探讨其在肝癌诊断中的可行性,并为深入探究肝癌发生发展过程中的分子机制奠定基础,同时,也为其它癌症的同类研究提供新思路。材料及方法:本研究使用美国Arraystar公司的人类circRNA和mRNA芯片进行高通量分析,筛选3对肝癌及癌旁正常组织中circRNA和mRNA的差异表达谱。利用Arraystar’s home-made软件对差异表达的环状RNA的靶miRNA进行生物信息学预测,同时运用3个miRNA数据库与差异表达的基因对比分析预测miRNA的靶基因。综合以上预测结果构建circRNA、miRNA和mRNA三者之间的关系模型。通过使用注释及可视化数据库(Database for Annotation,Visualization and Integrated Discovery,DAVID)对差异表达基因进行GO基因功能注释及KEGG pathway富集分析。选择差异表达最显著的五个circRNA作为核心分子,构建circRNA-miRNA-mRNA调控网络,并从中选出跟癌症相关通路中的基因构建circRNA-miRNA-mRNA关键功能模块。qRT-PCR验证核心circRNA的表达水平,分析其与芯片数据分析结果趋势是否一致。使用ROC(Receiver operating characteristic)曲线分析circ ZFR、circ FUT8、circ IPO11与肝癌临床特点的相关性。实验结果:本研究共筛选到127个差异表达的circRNA(113个上调,14个下调)和3235个差异表达的mRNA(1923个上调,1312个下调),构成了肝癌中circRNA和mRNA的差异表达谱。通过生物信息学预测了差异表达circRNA的靶miRNA,构建了circRNA-miRNA的全局调控网络。以差异表达最显著的五个circRNA为中枢分子构建了circRNA-miRNA-mRNA的局部调控网。该局部调控网中的基因富集到cell cycle、blood vessel development、Erb B signaling pathway、p53signaling pathway以及Pathways in cancer等跟癌症相关的GO和KEGG pathway条目上。选择跟癌症相关条目中的基因构建了circRNA-miRNA-mRNA分子功能调控模块。在40对肝癌及癌旁正常组织中进行qRT-PCR验证,发现环状RNA分子circ FUT8、circ ZFR、circ IPO11在肝癌中出现明显表达上调,与芯片数据分析结果趋势一致。ROC分析发现circ ZFR、circ FUT8、circ IPO11曲线下面积AUC分别为0.7069、0.7575、0.7103。对circ ZFR、circ FUT8、circ IPO11三个环状RNA进行二元logistic回归分析和ROC分析所形成曲线下面积AUC为0.8413,说明这三个环状RNA可作为复合诊断标志物,能较好地区分肝癌和癌旁组织,诊断肝癌的特异性强、灵敏度高。结论:筛选到肝癌中circRNA和mRNA差异表达谱;构建了以circRNA为核心的分子调控网络,呈现了circRNA、miRNA、mRNA三者在肝癌中的分子间调控关系;qRT-PCR验证,环状RNA分子circ FUT8、circ ZFR、circ IPO11在肝癌中上调表达,与芯片数据分析结果趋势一致,三个环状RNA所形成的复合诊断标志物可较好地区分肝癌和癌旁组织,诊断肝癌的特异性强、灵敏度高。