人脑胶质瘤中RNA编辑酶ADAR2及其剪切异构体、同源盒基因HOXB1、HOXC6的表达及意义

发布时间：2019-09-26 07:51

【摘要】：神经胶质瘤也叫做胶质细胞瘤，简称胶质瘤（glioma），起源于神经外胚层，是颅内最常见的原发性恶性肿瘤。根据2007年《WHO中枢神经系统肿瘤分类》和《中国中枢神经系统胶质瘤诊断和治疗指南（2012版）》，常见的胶质瘤类型有：低级别星形细胞瘤（low-grade astrocytomas，LGA）、间变型星形细胞瘤（anaplastic astrocytomas，AA）、少枝胶质细胞瘤（Oligodendroglioma，OG）和多形性胶质母细胞瘤（glioblastomas multiforme，GBM）等。关于胶质瘤的疗效，文献报道：即使在医疗技术日益发展的今天，采取“手术+系统化疗+放疗（或放射外科治疗）”，胶质瘤患者平均生存时间也仅为12-18个月。因此，延长患者生存时间和提高患者生存质量，是神经外科一个亟待解决的难题。胶质瘤化疗的基础研究，是目前国际上最受重视的研究领域之一，而生物治疗是化疗的一个重要方面。目前，生物治疗已日益成为胶质瘤研究的一个热点。胶质瘤生物治疗的目标主要是抑制胶质瘤中DNA的复制和RNA的合成。 RNA的合成过程包括转录过程和转录后的加工与修饰过程（如：RNA编辑、RNA剪接等）。HOX基因（homeobox genes，HOX genes）是转录过程的主控基因之一。HOX基因参与了人类多种肿瘤的形成和发展。关于HOX基因在胶质瘤的形成和发展过程中相关作用的研究也日益受到重视，但HOX基因家族中的39种基因与胶质瘤之间的关系尚未完全明确。 RNA编辑过程是产生DNA的遗传信息在蛋白水平和基因水平表达不同的根源。因此，近10多年来，国内外学者一直重视RNA编辑与多种肿瘤的关系的研究。RNA的编辑过程主要是受RNA编辑酶（adenosine deaminase acting onRNA，ADAR）调控。在人脑中的ADAR主要是ADAR1、ADAR2和ADAR3三种；其中，在胶质瘤中起主要作用的是ADAR2。依据目前的文献，胶质瘤中ADAR2的表达水平与胶质瘤发生、发展的关系尚不明确。因此，进一步探讨HOX基因家族中新的与胶质瘤相关的基因种类及探讨ADAR2在胶质瘤发生、发展中的作用机理，有助于为胶质瘤患者的生物治疗提供新的理论依据。本实验第一部分的内容是研究ADAR2mRNA在正常人脑星形细胞株、人胶质瘤细胞株和胶质瘤尤其是胶质母细胞瘤组织标本中表达的水平和形式，并与患者的临床特征进行比对。目的是观察RNA编辑过程中，ADAR2mRNA异常表达的机制以及与胶质母细胞瘤的瘤周水肿和侵袭性的关系。在实验方法上，采用实时荧光定量逆转录PCR和逆转录PCR技术对ADAR2mRNA在正常人脑星形细胞株NHA、人脑星形细胞瘤细胞株SHG44、人脑胶质母细胞瘤细胞株U251和BT325以及胶质母细胞瘤组织标本中的表达进行了检测；对其中发现的ADAR2剪切异构体进行分析；对胶质母细胞瘤患者的肿瘤磁共振成像的影像进行分析，探索了ADAR2mRNA与肿瘤的瘤周水肿和肿瘤侵袭性的关系，并统计胶质母细胞瘤患者的生存时间。实验所得结果如下：（1）ADAR2mRNA在正常人脑星形细胞株NHA、人脑星形细胞瘤细胞株SHG44、人脑胶质母细胞瘤细胞株U251和BT325中均有表达，在U251中表达相对较高，在SHG44中表达相对较低，组间比较ADAR2mRNA的表达差异无显著性；ADAR2mRNA在人脑神经胶质瘤组织标本中的表达和在正常脑白质组织中的表达差异无显著性；（2）RT-PCR方法对ADAR2mRNA进行扩增时发现，人脑胶质母细胞瘤细胞株U251和BT325中，出现了选择性剪切所产生的异构体。分析显示该异构体位置为插入在第28个核苷酸的编码区之后，长度为47个核苷酸碱基（bp）；（3）分析ADAR2剪切异构体的表达与胶质母细胞瘤患者瘤周水肿程度、肿瘤侵袭性以及患者生存周期的关系，ADAR2剪切异构体阳性组患者的瘤周水肿程度、肿瘤的侵袭性均显著高于ADAR2剪切异构体阴性组患者，而ADAR2剪切异构体阳性组患者的生存期显著低于ADAR2剪切异构体阴性组患者。第二部分的内容是研究HOXA、B、C、D族中的HOXA10、HOXB1、HOXC6和HOXD13mRNA在胶质瘤细胞株和正常星形细胞、不同恶性程度胶质瘤标本和正常脑组织中的表达。目的是观察这4种HOX基因与胶质瘤发生机制和恶性程度的关系。在实验方法上，采用实时荧光定量逆转录PCR分析了HOXA10、HOXB1和HOXD13在细胞株HA1800、U87和U251的表达，采用逆转录PCR和图像分析技术分析了4个同源盒基因mRNA在正常脑组织额叶、正常脑组织顶叶、胶质增生、瘤周组织和不同级别胶质瘤的表达。实验结果如下：（1）HOXA10mRNA在胶质瘤细胞株U87和U251中有高表达，与正常人星形细胞相比较，差异有显著性（P0.01）；在胶质瘤组织中有高表达，与正常顶叶脑组织、正常额叶脑组织和胶质增生组织比较，差异有显著性（P0.05）；在低级别胶质瘤中的表达和在高级别胶质瘤中的表达，差异无显著性（P0.05）；（2）HOXB1基因在胶质瘤细胞株U87和U251中有高表达，与正常人星形细胞相比较，差异有显著性（P0.01）；在胶质瘤组织中有高表达，与正常顶叶脑组织、正常额叶脑组织和胶质增生组织相比较，差异有显著性（P0.05）；在低级别胶质瘤中的表达和在高级别胶质瘤中的表达，差异无显著性（P0.05）；（3）HOXC6基因在胶质瘤组织中有高表达，与正常顶叶脑组织和胶质增生组织比较，差异有显著性（P0.05）；与额叶正常脑组织的表达比较，差异无显著性（P0.05）；在成人低级别胶质瘤中和在高级别胶质瘤中有高表达，但在低级别胶质瘤中的表达和在高级别胶质瘤中的表达，差异无显著性（P0.05）；（4）HOXD13基因在胶质瘤细胞株U87和U251中有高表达，与正常人星形细胞相比较，差异有显著性（P0.01）；在胶质瘤组织中没有明显高表达，与正常顶叶脑组织、正常额叶脑组织和胶质增生组织比较，差异无显著性（P0.05）；在低级别胶质瘤中的表达和在高级别胶质瘤中的表达，差异无显著性（P0.05）。综合两部分实验结果，实验结论如下：（1）在胶质瘤细胞和组织中，ADAR2在前体mRNA自身编辑过程中产生一种长度为47个碱基的剪切异构体（ASV）；这种ASV可能与胶质瘤的恶性程度相关，并可能成为胶质瘤个体化治疗的新靶点。（2）HOXB1基因可能是新的、与胶质瘤发生、发展相关的HOX基因。
【图文】：

序列,基因研究,时间轴,HOX基因

复制和转录过程中的作用，可以为肿瘤的治疗和预后提供参考。1.2.1 HOX 的概况早在 1921 年，Bridges 等就提出在有基因与果蝇的生长发育中有关[7]。直到将近 70 年之后，这些基因才被命名为同源异形基因（关于 HOX 基因研究的时间轴[39]，见图 1.2）。1995 年 9 月，美国加州理工学院的 Edward Lewis，美国普林顿大学的 Eric Wieschaus 和德国 Max Planck 学院的女科学家 ChristianeNusslein-Volhard 因为在同源盒基因上的研究对人类做了很大贡献，从而荣获诺贝尔医学奖。随后，人们发现在酵母、细菌、植物以及几乎所有的真核细胞中存在着HOX基因，且HOX基因在生物体内的生长发育中起着主要的作用。HOX基因无论片段大小，中间均有一个同源异形盒，即可编码 60-61 个氨基酸的一段大小和次序不变的序列（碱基在 180-183 个之间），被称为同源结构域（homeodomain，HD）。

共线性,基因,哺乳动物,人类

为散在在不同的染色体上而被称为非 HOX 基因，，如 CDX、BARX 等。1.2.2 HOX 基因的控制机制HOX 族的基因表现出很多在生物发育上重要的，但是尚未被人类完全了解的现象，如空间共线性、时间共线性、后发优势和非等位补偿等。1.2.2.1 空间共线性和时间共线性通过对脊椎动物 HOX 基因的研究发现：HOX 基因是沿着 A-P 轴，即从 3'至 5'依次表达而发挥作用的，而且越靠近 3'，该 HOX 基因越能在早期表达出来。通常认为，头颈部的发育一般与哺乳动物 HOX 各族的 1-4 号基因有关，颈部与躯干的发育一般与哺乳动物 HOX 各族的 5-8 号基因有关，四肢的发育一般与哺乳动物各族 HOX 的 9-13 号基因有关见图 1-3。以 HOXB 族为例，HOXB13 主要在前列腺中表达，而其他靠近 3'的基因主要在食道中表达。人类 HOX 基因与身体各部位关系的对应表格见表 1-1。
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：R739.41

【参考文献】