基于二代测序技术的肺鳞癌相关miRNA的筛选及转录组联合分析

来源 :中国人民解放军医学院 | 被引量 : 0次 | 上传用户:gxx0103
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研究背景及目的:肺癌发病率高、预后差,是死亡率最高的恶性肿瘤之一。传统的放、化疗治疗效果差、副作用大,肺癌患者的五年生存率尚未有明显改善。近年来,随着基因组学研究和精准医学的发展,非小细胞肺癌的分子靶向治疗显示出令人振奋的临床疗效。微小RNA (mircoRNA,miRNA)通过与靶mRNA特异性结合,调控靶基因的表达,在细胞生长、分化、增殖和凋亡、机体代谢和肿瘤形成等生物学过程中发挥重要调节作用。近年来与肺癌相关的miRNA研究报道越来越多,但大多数研究尚缺乏对miRNA进行系统、深入的调控网络机制探索。为了解肺鳞癌中miRNA表达谱特征,我们应用二代测序技术对肺鳞癌组织及癌旁组织进行全转录组深度测序,通过对miRNA差异表达谱的筛选、验证及生物信息学分析,并进一步联合全转录组测序数据进行关联分析,构建了差异表达miRNA可能的调控网络,为深入认识miRNA在肺鳞癌中的分子生物学机制奠定基础。方法:(1)应用Illumina二代测序平台对5例肺鳞癌患者的肿瘤组织及癌旁组织样本进行sRNA和全转录深度测序,分析并筛选miRNA差异表达谱;(2)选择其中8条差异表达miRNA进行RT-qPCR验证。进一步扩大样本量在11例肺鳞癌中,应用RT-qPCR方法检测3条目的miRNA表达水平;(3)通过生物信息学分析软件,对差异表达miRNA进行靶基因预测及GO富集和KEGG功能富集分析;(4)初步研究miR-149-5p的生物学功能,通过在肺鳞癌细胞株SK-MES-1中转染miR-149-5p mimics/inhibitor,检测细胞增殖与凋亡情况;(5)联合全转录组测序数据,进行差异表达miRNA与mRNA、LncRN A、cirRN A的关联分析,全面探索差异表达miRN A在全转录组中的网络调控机制。结果:(1)通过对sRNA高通量测序结果分析筛选,在5对肺鳞癌组织与癌旁对照组织中,共得到387条差异表达miRNA,其中包括3条新的miRNA: novel595,novel-630, novel-672。(2)我们选取8条差异miRNA应用RT-qPCR方法进行验证,结果发现:miR-205-5p, miR-149-5p和miR-3529-3p在肺癌组织中表达显著上调,miR-30d-3p, miR-181a-5p,miR-3065-3p 在肺鳞癌组织中表达下调。RT-qPCR 与二代测序结果一致,说明二代测序筛选结果基本真实可靠。扩大样本量在11例肺鳞癌组织中检测miRNA表达水平发现:miR-149-5p在10例肺鳞癌中均显著上调,novel-672在肺鳞癌中表达均下调。(3)应用3种靶基因预测软件对差异表达miRNA进行靶基因预测,功能富集分析显示这些靶基因显著富集到肿瘤信号通路中。(4)在肺鳞癌细胞株SK-MES-1中,miR-149-5p上调后,细胞凋亡率显著显著下降,提示miR-149-5p可能通过抑制细胞凋亡促进肺鳞癌发生。(5)我们成功构建出LncRNA-miRNA-mRNA和cirRNA-miRNA-mRNA表达调控网络,并发现一些在表达调控网络中处于核心位置的miRNA及其靶基因,可以作为后续研究的重点。结论:本研究成功利用第二代高通量测序技术获得了肺鳞癌相关miRNA差异表达谱,并发现部分新的miRNA。通过PCR验证与功能研究,证实miR-149-5p在肺鳞癌中显著上调,并可能通过抑制细胞凋亡发挥功能。本研究进行全转录组数据关联分析,成功构建了以miRNA为核心的全转录组表达调控网络,为发现和明确miRNA在肺鳞癌中的重要作用机制奠定了理论基础。
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