脑胶质瘤特异性基因的筛选及COX10-AS1在脑胶质瘤中的表达研究

发布时间：2020-06-30 02:33

【摘要】：研究背景:脑胶质瘤(Glioma)是最常见的原发性中枢神经系统肿瘤之一,侵袭性强,容易复发,预后差,尤其胶质母细胞瘤(Glioblastoma)总生存期(OS)为16-18个月,5年生存率约为5%左右,其5年病死率仅次于胰腺癌和肺癌,位列第三。脑胶质瘤的标准治疗包括手术切除、化疗和放射治疗。治疗选择可能在疾病的不同阶段和患者的年龄方面有所不同。影响脑胶质瘤预后的因素非常复杂,包括复杂的遗传机制,如EGFR扩增,异柠檬酸脱氢酶1(IDH1),TP53突变和PTEN突变等。除此之外,能有效预测脑胶质瘤患者预后的分子生物学标志物尚知之甚少,机制也未明。因此,为了更好提高脑胶质瘤患者的生存期,并对患者预后进行有效预测,我们迫切需要寻找更为有效的脑胶质瘤特异性的分子生物学标记物,以便协助胶质母细胞瘤的诊断及其预后预测,从而提高其治疗效果,并进一步探究该标记物所参与的脑胶质瘤瘤发生、进展及恶化的机制,以期发现脑胶质瘤治疗新靶点。自噬是指细胞之中蛋白质和整个细胞器降解的生理过程。近年来,许多研究试图通过在自噬途径中进行研究来寻找新的潜在靶向治疗。此外,自噬药物可以诱导细胞自噬死亡(II型细胞死亡)并能够引起脑胶质瘤细胞死亡。它可能成为新型脑胶质瘤治疗研究的替代和新兴概念。长链非编码RNA(long non-coding RNA,lncRNA)为长度大于200个核苷酸,具有广泛的功能活性,而不具有蛋白质编码能力的转录物。据研究表明,长链非编码RNA可以通过多种不同的机制成为基因表达的新型调节因子。因此越来越多的证据表明,某些长链非编码RNA与癌症的发生和进展有关,并可作为癌症的生物学标志物和治疗靶点。足够的证据表明,长链非编码RNA介导自噬相关基因的转录和转录后水平,以调节自噬调节网络。本文提出利用生物信息学方法构建自噬相关长链非编码RNA的共表达网络,为脑胶质瘤的治疗提供理论依据。但由于长链非编码RNA的数量繁多,长链非编码RNA与胶质瘤发生、发展及诊断、预后之间的关系的研究仍处于起步阶段。目的:本文旨在通过生物信息学方法,筛选脑胶质瘤特异性基因及其生物学功能,探讨与自噬相关的长链非编码RNA对脑胶质瘤预后的影响,通过实验对COX10-AS1进行验证。方法:1、从中国脑胶质瘤基因组图谱中提取325例脑胶质瘤患者的信息进行生物学分析,根据2007年WHO中枢神经系统肿瘤分类标准将患者分为低级别组(WHOⅠ、Ⅱ级)和高级别组(WHOⅢ、Ⅳ级),利用中国脑胶质瘤基因组图谱全部的mRNAseq数据集通过人类自噬数据库获得长链非编码RNA和自噬基因,应用Pearson相关性分析长链非编码RNA和自噬相关基因之间的相关性。基于与预后相关的长链非编码RNA建立预后特征,将患者分为低风险和高风险组。通过单变量和多变量Cox回归分析以评估自噬相关的长链非编码RNA的预后价值,通过单变量分析将P0.01的长链非编码RNA包括在多变量逐步回归Cox分析中以建立风险评分。结果以热图(pheatmap)、自噬基因-长链非编码RNA相互作用网络图等表示并联合基因集富集分析。利用基因集富集分析(GSEA)用于解释基因表达数据。2、将表达差异较为明显且尚未被过多研究的具有诊断及预后预测特性COX10-AS1作为进一步的研究对象。收集胶质母细胞患者的组织样本48例,然后用实时荧光定量PCR对COX10-AS1进行定量分析,在mRNA水平检测高级别和低级别的脑胶质瘤组织中COX10-AS1基因的表达情况以及它们之间的相关性。结果:1、通过生物信息学方法筛选出879个长链非编码RNA和216个自噬基因,并获得了402个长链非编码RNA与自噬相关的基因。本研究鉴定出10个与自噬相关的具有脑胶质瘤预后判断价值的长链非编码RNAs(PCBP1-AS1,TP53TG1,DHRS4-AS1,ZNF674-AS1,GABPB1-AS1,DDX11-AS1,SBF2-AS1,MIR4453HG,MAPKAPK5-AS1和COX10-AS1)。其中5个与自噬相关的长链非编码RNA是脑胶质瘤不利的预后因子(TP53TG1,ZNF674-AS1,COX10-AS1,DDX11-AS1和SBF2-AS1)和5个与自噬相关的长链非编码RNA被证实是脑胶质瘤的有利预后因子(PCBP1-AS1,DHRS4-AS1,GABPB1-AS1,MAPKAPK5-AS1和MIR4453HG)。脑胶质瘤高风险组的总生存时间短于低风险组[风险比(HR)=5.307,95%CI:4.195-8.305;P0.0001]。基因组富集分析显示,基因组在癌症相关途径中显着富集,包括白细胞介素(IL)6/Janus激酶/信号转导和转录激活因子(STAT)3,通过核因子κB的肿瘤坏死因子α信号传导,IL2/STAT5信号传导,p53途径和KRAS信号传导途径。癌症基因组图谱数据集用于验证生存率,结果显示高风险患者的总生存率明显低于低风险患者(HR=1.544,95%CI:1.110-2.231;P=0.031)。2、实时荧光定量PCR实验结果显示,低级别(WHO I、II级)脑胶质瘤组织中的COX10-AS1基因表达水平(1.26±0.77)显著低于高级别(III,IV级)脑胶质瘤组织(2.13±1.77)表达水平(t=-2.214,P=0.032)。PCR验证结果与生物信息学析结果一致。结论:1、通过生物信息学对脑胶质瘤相关基因的分析,发现TP53TG1,ZNF674-AS1,COX10-AS1,DDX11-AS1和SBF2-AS1 5个与自噬相关的长链非编码RNA可能是脑胶质瘤不利的预后因子,而PCBP1-AS1,DHRS4-AS1,GABPB1-AS1,MAPKAPK5-AS1和MIR4453HG 5个与自噬相关的长链非编码RNA可能是脑胶质瘤的有利预后因子。2、COX10-AS1基因mRNA表达水平与脑胶质瘤病理分级密切相关,病理级别越高,COX10-AS1基因mRNA水平越高。
【学位授予单位】：广西医科大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：R739.41
【图文】：

脑胶质瘤特异性基因的筛选及 COX10-AS1 在 脑胶质瘤中的表达研究 硕士学位论文MIR4453HG PIK3C3 0.398066735 8.70415E-14MIR4453HG PIK3R4 0.383400705 8.02469E-13MIR4453HG RAF1 0.446543819 0MIR4453HG SERPINA1 -0.316157599 7.77135E-09MIR4453HG SIRT1 0.394985589 1.40332E-13MIR4453HG ST13 0.343209924 2.04919E-10MIR4453HG TSC2 0.324952539 2.10007E-09MIR4453HG USP10 0.330643906 1.33636E-09MIR4453HG VAMP3 -0.34420749 1.80236E-10MIR4453HG WDFY3 0.321627435 2.95112E-09MIR4453HG WIPI1 -0.324415393 2.11538E-09

脑胶质瘤特异性基因的筛选及 COX10-AS1 在 脑胶质瘤中的表达研究 硕士学位论文表 2.与脑胶质瘤中的总生存率（OS）显著相关的 10 种与自噬相关的长链非编码 RNA的详细信息LncRNA Ensemble ID β Standard Error P HR Lower UpperPCBP1-AS1 ENSG00000179818 -0.363 0.184 0.049 0.696 0.485 0.998TP53TG1 ENSG00000182165 0.443 0.16 0.006 1.558 1.139 2.131DHRS4-AS1 ENSG00000215256 -0.253 0.099 0.01 0.776 0.639 0.942ZNF674-AS1 ENSG00000230844 0.448 0.199 0.024 1.565 1.06 2.31MAPKAPK5-AS1 ENSG00000234608 -0.64 0.245 0.009 0.527 0.326 0.852COX10-AS1 ENSG00000236088 0.829 0.194 <0.001 2.29 1.565 3.351GABPB1-AS1 ENSG00000244879 -0.403 0.154 0.009 0.668 0.494 0.904DDX11-AS1 ENSG00000245614 0.296 0.128 0.021 1.344 1.046 1.726SBF2-AS1 ENSG00000246273 0.134 0.064 0.036 1.143 1.009 1.295MIR4453HG ENSG00000268471 -0.551 0.155 <0.001 0.577 0.426 0.781

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