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肝癌是一种严重威胁人类健康的恶性肿瘤,具有早期症状不明显、恶性程度高、易转移、高复发等特点。因此解析肝癌发生和进展的分子和生理机制,对于肝癌的早期诊断、靶向治疗和术后康复都具有重要意义。DICER1是一种重要的核糖核酸酶,在RNA干涉途径中主要负责miRNA和siRNA的生成,并通过多种方式参与了基因表达的调控。活性氧（reactive oxygen species,ROS）是由一系列氧源性自由基或非自由基组成的活性分子。这两者在癌症的发生和进展中表现出既有抗癌又有抑癌的复杂功能。本研究利用采集自河北医科大学第四医院的临床数据和来源于癌症基因组图谱（The Cancer Genome Atlas,TCGA）中的肝癌数据信息,结合过表达DICER1基因的肝癌细胞系及对照细胞系的ROS活性测定、细胞色素C氧化酶（cytochrome c oxidase,COX）的活性测定、肿瘤细胞的增殖、迁移和凋亡情况分析以及转录组测序,分析了DICER1基因、ROS和COX的关系及其在肝癌进展中的作用;解析了DICER1基因调控肝癌细胞增殖、迁移和凋亡的分子机制;明确了多个与DICER1共表达且受DICER1调控的重要致癌或抑癌基因,分析了DICER1在临床中可能的应用价值。第一部分DICER1、ROS和COX的关系探究及其在肝癌发展中的功能及机制研究目的:明确DICER1、ROS和COX在肝癌中的关系及这种关系在肝癌发生中的作用,并解析DICER1调控肝癌的分子机制。方法:1.测定肝癌组织临床样本中的DICER1表达量和ROS活性。2.测定正常培养状态下以及加入ROS抑制剂NAC或加入COX酶活性抑制剂ADDA-5培养时对照肝癌细胞系和过表达DICER1细胞系的ROS活性和COX活性。3.检测对照细胞系、过表达DICER1细胞系和H2O2处理的过表达DICER1细胞系的增殖、迁移和凋亡情况。4.对对照细胞系和DICER1过表达细胞系进行转录组测序。结果:1.肝癌组织中DICER1的表达量和ROS活性存在一定正相关关系。2.抑制COX的活性增强了ROS的活性,而降低ROS活性则抑制了COX的活性。3.过表达DICER1的细胞系和H2O2处理的过表达DICER1细胞系可抑制肝癌细胞的增殖和迁移、促进细胞凋亡,且H2O2处理的过表达DICER1细胞系的抑制效果好于过表达DICER1的细胞系。4.过表达DICER1的细胞系中,COX组成亚基和辅助亚基基因的表达下调;PI3K/AKT信号通路关键激酶基因AKT以及下游多个蛋白质合成和细胞周期基因的表达下调;p53信号通路中受p53直接激活的多个下游基因表达下调,但是处于p53信号通路最末端的内源性细胞凋亡的启动基因CASP9的表达上调;多个外源性细胞凋亡途径中的肿瘤坏死因子结合蛋白基因下调表达;外源性细胞凋亡的启动基因CASP8和细胞凋亡执行者CASP7基因表达上调;多个促进肿瘤细胞迁移的纤连蛋白结合蛋白基因下调表达。结论:1.较高的DICER1表达可促进ROS的生成。2.DICER1通过抑制多个COX亚基或组装相关蛋白基因的表达来抑制COX活性,从而降低线粒体电子传递链传递电子的能力,进而导致ROS的积累,并最终抑制肝癌的进展。ROS对COX存在反馈调节,降低ROS活性可以抑制COX的活性。3.DICER1和ROS的抑癌机制并不完全重合。DICER1可通过抑制PI3K/AKT信号通路来扰乱蛋白质合成和细胞周期,从而抑制肝癌细胞增殖,并通过抑制纤连蛋白结合基因的表达来抑制肿瘤细胞的迁移。DICER1通过不依赖于p53信号通路的途径激活内源性细胞凋亡,并通过抑制肿瘤坏死因子结合蛋白的表达来促进外源性细胞凋亡。第二部分基于生物大数据的肝癌中DICER1功能及作用机制研究目的:明确DICER1在肝癌中的功能及机制,分析DICER1在临床应用中的可能性及方法。方法:1.分析TCGA数据库中肝癌组织和癌旁组织中DICER1的表达差异。2.利用TCGA数据库中肝癌组织的基因表达数据构建基因共表达网络,找到DICER1的共表达基因。3.对共表达基因进行GO和KEGG富集分析,找到共表达基因参与的主要过程及通路。4.在Gene Cards网站分析共表达基因中关键过程或通路中基因的功能,找到功能明确的致癌基因和抑癌基因。5.结合共表达基因和第一部分研究中的转录组数据,找到受DICER1调控的关键抑癌基因和致癌基因。6.利用上述信息,提出DICER1在临床应用中的建议。结果:1.肝癌组织和癌旁组织中DICER1的表达没有显著性差异。但是在肝癌样品中大量样本表现出DICER1的异常上升或异常下降。2.通过共表达网络构建,共找到776个正相关共表达的基因。3.DICER1正相关共表达的基因主要富集在RNA代谢、蛋白质代谢、激素、磷脂酰肌醇相关通路以及肝癌通路。4.共找到17个受DICER1调控并与其共表达的功能明确的癌症基因,包括8个抑癌基因和9个致癌基因。结论:1.部分肝癌患者的肝癌组织中,DICER1的表达量异常上调或下调。2.DICER1主要通过调控RNA代谢、蛋白质代谢过程、激素信号通路、磷酸肌醇相关通路和肝癌通路调控肝癌进展。3.DICER1不能作为肝癌的早期诊断指标。但是可以作为辅助治疗指标,将肝癌病例分为高DICER1表达组和低DICER1表达组,对不同类型的病例,采用不同的治疗方案。