基于TCGA、临床样本数据和体内外实验研究TRP受体家族在肿瘤辨证中的作用

发布时间：2017-12-15 09:08

  本文关键词：基于TCGA、临床样本数据和体内外实验研究TRP受体家族在肿瘤辨证中的作用

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【摘要】：[背景和目的]寒热辨证是中医临床治疗的重要思想,是中医辨证施治的重要组成部分。对于寒热证的现代科学研究认为:寒热证的内在机制主要与炎症反应、能量代谢以及内分泌调节相关,但其具体的机制一直以来存在争议,并且对于寒热缺乏可靠的检测和评价指标。Li等利用文献挖掘算法和基因芯片检测等研究方式,从不同角度阐释了寒热的科学内涵,但不同方法获取的研究结果差异性较大,研究结果的相关性不强。因为基于单个课题组、单一研究策略的研究,获取的结果存在独立性强、可重复性较差的问题。基于这一问题,我们初步提出能否利用长期以来积累的生物大数据挖掘和分析孤立研究中共同存在的寒热科学内涵或者科学规律;如果存在,这一规律能否运用到肿瘤的寒热辨证当中,从而为肿瘤的临床治疗提供理论指导。[研究方法与内容]首先以"hot syndrome"和"cold syndrome"作为关键词,利用文献挖掘算法插件Agilent Literature Search进行分析,获取文献报道的寒热相关的基因集,同时以Li等研究获取的寒热相关的基因集作为种子基因集,利用生物大数据库GeneMANIA积累的基因表达、基因共表达关系、遗传相互作用关系、蛋白质共定位和相互关系、信号通路等数据挖掘与种子基因具有密切关联的基因,然后构建基因相互作用的调控网络,利用Cytoscape软件将两种方式获取的基因网络合并,获得更加全面的基因相互作用关系网络。接着利用MCODE算法分析和获取基因网络中相互关系最为密切的核心调控子网络,并对核心调控子网络中的基因进行GO基因注释和KEGG富集分析,揭示寒热证可能的科学内涵。然后利用perl语言从TCGA数据库下载21种肿瘤,超过11000例临床样的基因表达数据和生存预后数据,分析冷热敏受体与21种肿瘤的预后的相关性;同时对肿瘤样本的癌和癌旁进行配对差异分析;利用The Human Protein Atlas数据库检索冷热敏受体的蛋白表达情况,验证冷热敏受体表达水平与预后结果的一致性。通过体外细胞实验对比两类肿瘤("热性肿瘤"和"寒性肿瘤")的肿瘤细胞和正常细胞的mRNA和蛋白表达水平,验证数据库分析的结果。最后在体内使用裸鼠皮下移植瘤模型验证以冷热敏受体对肿瘤进行分类,辨证给予药物治疗的可行性。[结果]Agilent Literature Search文献挖掘分析共获得76个与寒热相关的基因,同时Li等人的研究中共有187个基因。构建基因相互作用网络后MCODE分析结果发现,冷热敏受体家族在评分最高的核心调控子网络中显著富集,核心网络靶点基因的GO注释分析和KEGG富集分析结果显示核心调控子网络的基因主要与离子通道的转运、能量代谢和炎症反应相关。而冷热敏受体在其中扮演着重要的角色。基于TCGA的生存分析结果显示:在肾透明细胞癌、多形性胶质母细胞瘤、脑下位胶质瘤、结肠腺癌、食管癌、胰腺癌、卵巢浆液性囊腺癌和肺鳞状细胞癌中热敏受体高表达患者生存期较短,冷敏受体高表达患者生存期较长;而在子宫内膜癌、肝细胞癌、浸润性乳腺癌、肺腺癌、膀胱尿路上皮癌、头颈部鳞状细胞癌、肾乳头状细胞癌、肉瘤、宫颈癌、和胃腺癌中热敏受体高表达患者生存期较长,而冷敏受体高表达患者生存期较短。而急性髓系白血病和直肠腺癌无法利用冷热敏受体表达水平与患者生存期进行分类。因而从冷热敏受体的表达水平和患者生存期的关系,可以初步将肿瘤大致分为两类,一类患者热敏受体高表达预后较差,另一类患者冷敏受体高表达预后较差,基本符合中医辨证思维。挑选生存分析中具有代表性的四种肿瘤(肾透明质细胞癌、结肠腺癌、肺腺癌和头颈部鳞状细胞癌)分析mRNA和蛋白表达水平,结果显示:在肾透明细胞癌和结肠腺癌中,大部分热敏受体mRNA和蛋白表达水平显著高于正常组织,而肿瘤组织中冷敏受体表达显著低于正常组织;而在肺腺癌和头颈部鳞状细胞癌中,肿瘤组织中大部分热敏受体mRNA和蛋白表达水平显著低于正常组织,而肿瘤组织中冷敏受体表达显著高于正常组织。同时利用q-PCR以及Western blot实验验证四种肿瘤细胞系以及对应的正常细胞中冷热敏受体的mRNA和蛋白的表达情况,其结果与数据库分析的结果基木一致。基于冷热敏受体与生存期相关性的分析与后续的蛋白和基因表达水平分析的结果一致,初步验证了以冷热敏受体辨别和区分肿瘤患者预后的可行性。裸鼠皮下移植瘤实验发现:在热敏受体高表达、冷敏受体低表达的结肠癌中,TRPV1激动剂Capsaicin能够促进结肠癌皮下移植瘤的生长,而TRPM8激动剂Menthol能够抑制结肠癌皮下移植瘤的生长;而在热敏受体低表达、冷敏受体高表达的肺腺癌中,TRPV1激动剂Capsaicin能够抑制肺腺癌的皮下移植瘤的生长,抑制细胞增殖,而TRPM8激动剂Menthol能够促进肺腺癌的皮下移植瘤的生长,促进肺癌细胞的增殖。Ki67和免疫组化的结果也验证了这一结果。[结论和意义]根据冷热敏受体的表达水平与肿瘤患者的预后,能够将大多数肿瘤进行辨证和分类;此外基于冷热敏受体对肿瘤进行辨证,对证治疗可以取得较好的疗效,相反则可能会产生较差的治疗效果,甚至会促进肿瘤的生长,这对于指导临床肿瘤的辨证和治疗具有较强的指导意义。
【学位授予单位】：南京中医药大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：R273

【参考文献】

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本文编号：1291382