長鏈非編碼MALAT1對胰腺導管癌生物學功能影響及其機制的研究.pdf

1、胰腺癌（PC）是目前全球備受關注的惡性腫瘤之一，因其具有惡性程度較高，轉移早，手術機會少，容易復發(fā)，死亡率高的特點，故有“癌中之王”之稱。據(jù)統(tǒng)計，2015年PC死亡率位于我國癌癥死因第九位。根據(jù)美國國家癌癥中心預測，至2030年，PC將攀升至癌癥死因排行榜第二位。PC的90％以上為胰腺導管腺癌（PDAC），且PDAC患者術后五年中位生存時間小于6個月。隨著科學技術的發(fā)展，盡管醫(yī)學診斷和治療手段有所提高，但PDAC患者的預后沒有明顯改善，

2、其五年生存率僅約7%。故對PDAC的深入研究的重要性不言而喻。
　　近年來，研究已證實長鏈非編碼RNA（LncRNAs）參與人類正常發(fā)育和異常的病理生理過程；與包括腫瘤在內的人類多種疾病有極其密切的聯(lián)系，并通過多種方式調控癌癥的發(fā)生發(fā)展和預后。轉移相關肺腺癌轉錄本1（MALAT1）是發(fā)現(xiàn)最早LncRNAs之一，位于染色體11q13.1上，轉錄本長8708bp。研究發(fā)現(xiàn)MALAT1在人胰腺、肺等組織與其他正常組織相比較高表達；在非小

3、細胞肺癌、胰腺癌、前列腺癌等癌組織中與癌旁組織相比呈高表達，其表達水平與總生存時間呈負相關；并在腫瘤發(fā)展中，發(fā)揮促進細胞增殖、遷移和侵襲等功能。然而在PDAC中MALAT1的研究甚少，其作用機制尚不清楚?因此，本課題將重點研究MALAT1在PDAC中的表達與臨床病理參數(shù)的關系，并在體外實驗中進一步探討MALAT1對PDAC細胞生物學功能的影響及其調控機制。
　　應用實時熒光定量PCR（qRT-PCR）技術檢測MALAT1 mRNA

4、在45例PDAC石蠟包埋組織（FFPE）和25例鄰近正常癌旁FFPE組織（ANT）中表達，實驗結果顯示：MALAT1 mRNA在PDAC組織中表達水平明顯高于ANT，應用原位雜交（ISH）發(fā)現(xiàn)MALAT1陽性率在PDAC組織（77.8%，35/45）明顯高于ANT（32%，8/25）。采用qRT-PCR檢測胰腺導管癌細胞系PANC-1、MIAPACA-2、BXPC-3、CANPAN-1、ASPC-1和永生化HPDE6C-7細胞中MALA

5、T1 mRNA的表達，結果顯示：與HPDE6C-7比較，MALAT1 mRNA表達水平在ASPC-1細胞中呈高表達；在BXPC-3、MIAPACA-2、CANPAN-1細胞中呈低表達；而在PANC-1細胞中無顯著差異。臨床病理參數(shù)分析，將45例PDAC FFPE組織按腫瘤大?。?4cm，≥4cm）、浸潤深度（T1、T2和T3、T4）、腫瘤臨床分期（I、II和III、IV）進行組間MALAT1 mRNA表達比較。結果顯示：MALAT1 m

6、RNA表達在腫瘤≥4cm組明顯高于腫瘤<4cm組（P=0.036）；浸潤較深組（T3、T4）明顯高于浸潤較淺組；臨床晚期組（III、IV）明顯高于臨床早期組（I、II），按MALAT1 mRNA平均值將45例PDAC分為高表達組和低表達組，進行相關性分析,其結果顯示：MALAT1表達與腫瘤大小、浸潤深度、腫瘤臨床分期呈正相關（r=0.35，P=0.019；r=0.334，P=0.025;r=0.439，P=0.04）；而與患者性別、年齡

7、、腫瘤部位、組織分級、淋巴轉移、靜脈侵襲、神經侵襲、遠處轉移、腫瘤血清CEA水平和腫瘤血清CA199等臨床因素無明顯相關性。
　　應用Kaplan-Meier法繪制生存曲線顯示：MALAT1高表達組患者生存時間明顯短于低表達組患者生存時間（P=0.043）。單因素分析顯示：PDAC的發(fā)病部位（HR=2.103，95%CI：0.98-4.650，P=0.013）、腫瘤的浸潤深度（HR=2.136，95%CI：0.999-4.965，

8、P=0.021）和MALAT1的表達水平（HR=1.505，95%CI:1.027-2.205，P=0.036）是獨立的預后因素。將單因素結果中P≤0.01的臨床參數(shù)納入Cox分析回歸模型分析顯示：PDAC的發(fā)病部位（HR=3.482，95%CI:1.414-8.547，P=0.007）、MALAT1 mRNA的表達水平（HR=1.798，95%CI:1.177-7.747，P=0.007）和神經侵襲（HR=4.631，95%CI：1.

9、86-11.553，P=0.001）是獨立的預后因素。ROC曲線顯示：AUC為0.69（95% CI：0.561-0.829，P=0.009），cut-off值為0.1035；MALAT1在PDAC FFEP中診斷敏感性和特異性是分別為77.8%和60%?
　　在體外實驗，設計MALAT1-shRNA慢病毒表達載體，經陽性克隆PCR鑒定、測序分析，結果顯示：針對MALAT1基因的4對shRNA鏈分別成功與質粒pGLV3/H1/GF

10、P+Puro連接，成功構建了慢病毒MALAT1-shRNA表達載體。經包裝、純化、濃縮后產生的慢病毒滴度為1×108TU/mL。4對慢病毒MALAT1-shRNA轉染PANC-1和MIAPACA-2細胞的抑制率為分別14%~61%和17.5%~73.6%，其中MALAT1-5416，MALAT1-5543的抑制率下降最為明顯，抑制率為61%和73.6%；經嘌呤霉素加壓篩選成功構建了PANC-1和MIAPACA-2細胞MALAT1敲減穩(wěn)轉

11、株。通過qRT-PCR驗證，PANC-1和MIAPACA-2細胞MALAT1敲除率分別為63%和72%。
　　細胞功能學CCK-8細胞增殖實驗結果顯示：敲除MALAT1后，PANC-1和MIAPACA-2組細胞增殖與空白對照組、陰性對照組相比明顯減慢。平板克隆實驗顯示：敲除MALAT1后，PANC-1和MIAPACA-2細胞克隆形成能力明顯弱于空白對照組、陰性對照組。Transwell細胞體外遷移實驗結果顯示：敲除MALAT1后，

12、PANC-1和MIAPACA-2細胞遷移到濾膜下表面細胞數(shù)量明減少空白對照組、陰性對照組；同時Transwell細胞體外侵襲實驗結果顯示：敲除MALAT1后，PANC-1和MIAPACA-2細胞穿膜數(shù)量明顯少于空白對照組、陰性對照組。流式細胞儀檢測細胞凋亡實驗結果顯示：PANC-1和MIAPACA-2早期凋亡率分別為26.93%3±1.74%、58.7%±4.4%，明顯高于各自空白對照組或陰性對照組。流式細胞儀檢測細胞周期發(fā)現(xiàn)PANC-

13、1和MIAPACA-2與各自空白對照組、陰性對照組DNA比例無明顯差異。在體內，敲減MALAT1抑制PANC-1細胞的小鼠移植瘤生長。
　　敲減MALAT1后，通過免疫印跡法檢測相關通路蛋白，實驗結果顯示：MIAPACA-2細胞與陰性對照組相比，轉錄因子FOS蛋白表達蛋白吸光度值下調49.4%，F(xiàn)GFR2的配體FGF2蛋白表達顯著上調，CAV1蛋白表達蛋白吸光度值上調310.1%?而PANC-1細胞FOS蛋白表達蛋白吸光度值下調3

14、0.6%，F(xiàn)GF2蛋白表達蛋白吸光度值上調67%；CAV1蛋白表達上調蛋白吸光度值74%。其他EGFR、ITGA6、VECFC、MET和RAP1等蛋白均無明顯變化。以上結果提示：MALAT1可能通過調節(jié)FOS/FGF2或CAV1等基因的表達而調控PDAC細胞的生長、侵襲、轉移、凋亡等生物學功能。
　　由于慢病毒介導MALAT1-shRNA敲減MALAT1，后期出現(xiàn)MALAT1基因回調，導致MALAT1敲減率不穩(wěn)定。因此，本研究應用

15、CRISPR/Cas9技術在直腸癌HCT116WT二倍體細胞探索敲除和激活非常編碼MALAT1體系。該技術是目前能克服其他轉染方法（siRNA、shRNA）干擾效率較低、靶基因晚期上調、脫靶的效應及TALEN激活體系的缺陷。本研究首次構建dual-gRNA MALAT1的敲除載體和dCas9-sgRNA激活MALAT1的過表達載體，并成功構建攜帶MALAT1基因特異性CRISPR/Cas9敲除和激活穩(wěn)轉株；dual-gRNA敲除MALA

16、T1，敲除率達99%；dCas9sgRNA激活MALAT1，MALAT水平增加500%-700%。同時，在體外實驗結果顯示：CRISPR/Cas9敲除MALAT1和激活MALAT1后，HCT116WT細胞增殖克隆形成能力與對照組相比分別被抑制和增強；CRISPR/Cas9敲除和激活MALAT1后，twist和snail mRNA的表達水平與對照組相比分別降低和增加；MALAT1挽救實驗顯示：twist、snail的mRNA表達水平高于對

17、照組相。最后經TNFa誘導MALAT1敲除HCT116WT細胞，敲除組MALAT1P65蛋白水平無變化，而對照組P65蛋白水平增高。這些提示敲除MALAT1后，可能致NF-kB通道失活和導致核內twsitsnail定位減少，從而抑制HCT116wt細胞增殖和遷移。
　　總之，MALAT1在PDAC組織中和部分細胞高表達；其表達與腫瘤大小、浸潤深度、腫瘤臨床分期病情進展因素呈正相關；MALAT1表達與生存時間呈負相關；MALAT1有

18、潛在作為病情評估的指標，是獨立的預后因素。在體外，敲減MALAT1后，PDAC細胞增殖能力和克隆能力減弱；遷移、侵襲能力降低，抗凋亡能力減弱。在體內，敲減MALAT1，PANC-1細胞生長抑制。敲減MALAT1后，PDAC細胞中FOS蛋白表達水平下降和CVA1及FGR2的蛋白水平表達增加，由此推測：MALAT1可能通過調節(jié)FOS/FGF2或CAV1等基因的表達來激活ERK/MAPK信號通路，從而調控PDAC細胞生長?侵襲?遷移和凋亡。同