全基因组关联研究发现的胰腺癌易感位点及易感基因的功能研究

发布时间：2018-01-31 06:07

本文关键词： 胰腺癌 BACH1 HMOX1 遗传变异生存　出处：《北京协和医学院》2017年博士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：胰腺癌是一种发病率相对较低的消化系统恶性肿瘤,但是其预后极差,提示胰腺癌恶性程度非常高。全基因组关联研究(Genome-wide association study,GWAS)是研究复杂疾病的有效手段。在前期的胰腺癌GWAS当中,我们从2972例胰腺癌患者和正常对照中(981例胰腺癌患者,1991例正常人对照)鉴定了 5个新的与胰腺癌发病风险相关的染色体区段,其中rs372883(位于基因BACH1的3'UTR)在胰腺癌易感中具有显著意义(TC,odds ratio(OR)= 0.69,95%confidence interval(CI),0.62-0.70;P = 2.10× 10-10),提示BACH1在胰腺癌易感中可能具有重要作用。然而,上述只是数据上的关联分析,我们真正要解析的是易感位点或基因在胰腺癌发生发展中的生物学机制。因此,本研究运用生化及分子生物学、细胞生物学等研究策略,对与胰腺癌易感性相关的SNP rs372883及易感基因BACH1进行生物学功能考察,以阐明其生物学作用机制。我们构建了 rs372883不同基因型的报告基因载体,结合生物信息学分析,发现并验证了 miRNA-1257能够与rs372883T等位基因结合,而C等位基因则破坏了miRNA与mRNA之间的结合作用。miRNA-1257与rs372883T等位基因的结合能显著降低报告基因的表达,并且这种现象能被miRNA-1257的抑制剂所逆转。我们随后考察了 BACH1在胰腺癌患者癌旁组织中的表达,结果提示携带rs372883T等位基因的患者其癌旁组织中BACH1的表达显著低于携带C等位基因的患者,这在生物学机制方面解释了关联分析的结果。随后我们进一步探究了 BACH1基因在胰腺癌发生及药物敏感性中发挥的生物学效应。我们在mRNA和蛋白水平考察了 BACH1在胰腺癌患者癌与癌旁组织中的表达情况,结果显示BACH1在癌组织中的表达显著低于癌旁组织,提示BACH1可能具有抑制肿瘤生长的作用。使用稳定过表达和敲降BACH1的胰腺癌细胞系,我们发现过表达BACH1能显著抑制胰腺癌细胞增殖、平板集落形成能力及诱导HUVEC体外成管能力,而敲降BACH1则得到了相反的结果。体内实验得到了与体外实验一致的结果,即过表达BACH1能显著抑制裸鼠皮下瘤的生长能力,而敲降BACH1则抑制裸鼠皮下瘤的生长。先前有文献报道,BACH1是一个转录抑制因子,血红素加氧酶1(HMOX1)是它的靶基因。我们通过染色质免疫共沉淀技术发现BACH1可以结合到HMOX1基因转录起始位点上游两个增强子区。细胞水平和组织水平的验证结果提示BACH1与HMOX1的表达呈现负相关关系,HMOX1能够逆转BACH1所引起的细胞表型改变。进一步的信号通路分析我们发现BACH1能够通过HMOX1调控下游AKT和ERK介导的促癌通路。上述机制研究初步解释了 BACH1作为胰腺癌易感基因所发挥的生物学效应。吉西他滨是胰腺癌化疗使用的一线药物,有文献报道HMOX1能介导肿瘤细胞的耐药。根据我们的实验结果,BACH1与HMOX1存在负调控关系,而rs372883多态又可以影响BACH1的表达,因此我们提出假设,rs372883遗传变异是否会反映胰腺癌患者对吉西他滨治疗的应答反应,进而影响胰腺癌患者的生存时间。我们在102例接受吉西他滨治疗的胰腺癌患者中进行了 rs372883遗传变异的基因分型、疗效评价和随访。结果提示携带rs372883CC基因型的患者对吉西他滨的治疗较TT基因型的患者更为敏感,且生存时间显著延长。体外细胞药敏实验结果也表明在miRNA-1257存在的前提下,rs372883CC基因型的胰腺癌细胞对吉西他滨的处理较TT基因型更不敏感,这些结果提示rs372883不仅与胰腺癌易感相关,还与胰腺癌患者对吉西他滨治疗的应答反应相关。综上所述,BACH1在胰腺癌易感及药物敏感性中可能具有抑制肿瘤的作用,而位于其3'UTR的遗传变异rs372883通过改变miRNA-1257的结合来调控BACH1的表达,进而调节下游增殖及促血管生成信号通路,使个体对胰腺癌具有不同的遗传易感性。这些发现阐明了我们先前GWAS发现的易感位点及基因的生物学机制,研究结果对于阐明胰腺癌病因、分析胰腺癌预后及判断胰腺癌患者对吉西他滨治疗的应答反应具有重要理论意义和潜在的应用价值。
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【学位授予单位】：北京协和医学院
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：R735.9

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