周善學(xué) 朱春霞 陸蓉丹 邵永富 葉國良
長鏈非編碼RNA(long non-coding RNA,lncRNA)是 一類轉(zhuǎn)錄本長度>200個核苷酸并且不具備蛋白質(zhì)編碼功能的RNA分子。LncRNA以RNA的形式在表觀遺傳學(xué)水平、轉(zhuǎn)錄水平和轉(zhuǎn)錄后水平等多個層面調(diào)控基因的表達(dá),是重要的基因表達(dá)調(diào)控元件[1-2],參與染色質(zhì)重構(gòu)、細(xì)胞分化、蛋白轉(zhuǎn)運(yùn)、mRNA選擇性剪切等過程[3-4]。在前期研究中,本課題組采用芯片分析了胃癌lncRNA表達(dá)譜的差異,發(fā)現(xiàn)線粒體RNA處理核糖核酸內(nèi)切酶RNA組份(RNA component of mitochondrial RNA processing endoribonuclease,RMRP)在胃癌組織中表達(dá)水平顯著改變。本研究擬在前期研究的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步檢測RMRP在不同患者胃液中的水平及變化規(guī)律,結(jié)合臨床病理因素探討胃液RMRP作為胃癌篩查標(biāo)志物的臨床價值,并通過聯(lián)合比較檢測胃液RMRP、癌胚抗原(CEA)和血清CEA在早期胃癌和進(jìn)展期胃癌中的陽性率,以期為胃癌早期篩查提供新思路。
1.1 標(biāo)本來源 45例正常或輕度胃炎患者胃液、30例胃潰瘍患者胃液、16例慢性萎縮性胃炎患者胃液和39例胃癌(7例早期胃癌、32例進(jìn)展期胃癌)患者胃液標(biāo)本取自2012年9月至2015年1月在本院進(jìn)行胃鏡檢查的患者,且均經(jīng)病理檢查證實。所有患者胃鏡檢查前均空腹8h,檢查前2周內(nèi)未接受任何藥物治療。上述新鮮胃液標(biāo)本采集后保存在-80℃冰箱中備用。腫瘤病理類型參照WHO的胃癌病理學(xué)分類標(biāo)準(zhǔn),并根據(jù)美國癌癥聯(lián)合委員會(AJCC)胃癌TNM分期(2010年第7版)進(jìn)行TNM分期。本研究經(jīng)寧波大學(xué)醫(yī)學(xué)研究倫理道德委員會批準(zhǔn)和患者知情同意。
1.2 總RNA的提取 經(jīng)Trizol LS試劑(美國Invitrogen公司)抽提胃液總RNA,DEPC水復(fù)溶后,用核酸蛋白分析儀測定總RNA濃度,根據(jù)總RNA A260/A280比值和1.5%非變性瓊脂糖凝膠電泳RNA條帶完整性鑒定總RNA質(zhì)量。取10μl總RNA加入GoScript逆轉(zhuǎn)錄試劑盒(美國Promega公司)進(jìn)行逆轉(zhuǎn)錄反應(yīng),得到cDNA溶液,加80μl DEPC稀釋后,保存于-20℃冰箱。
1.3 胃液RMRP檢測 采用miScript SYBR Green PCR檢測試劑盒(德國Qiagen公司)對上步的5μl cDNA溶液進(jìn)行qRT-PCR(美國Stratagene公司),內(nèi)參GAPDH mRNA引物序列如下:上游為5′-ACCCACTCCTCCACCTTTGAC-3′,下游為 5′-TGTTGCTGTAGCCAAATTCGTT-3′;RMRP引物序列如下:上游為5′-ACTCCAAAGTCCGCCAAGA-3′,下游為 5′-TGCGTAACTAGAGGGAGCTGAC-3′,引物由上海生工生物工程股份有限公司合成。qRT-PCR反應(yīng)體系為:1μl RMRP特異性擴(kuò)增上下游引物或GAPDH上下游引物,12.5μl Go-Taq?qPCR Master Mix,5.5μl無 RNase水和 5μl cDNA。qRT-PCR反應(yīng)條件為:95℃預(yù)變性5min;然后94℃變性15s,55℃退火30s,72℃延伸30s,共45個循環(huán)。所有樣本做3個復(fù)孔。通過對胃液RMRP的PCR產(chǎn)物克隆測序明確了胃液RMRP的存在,采用qRT-PCR檢測胃液RMRP的特異性。本研究采用ΔCt法分析目的RMRP的相對表達(dá)水平。ΔCt=CtRMRP-CtGAPDH。ΔCt數(shù)值越大,則基因表達(dá)水平越低。
1.4 胃液和血清CEA水平檢測 采用ELISA法檢測胃液和血清CEA水平。所有操作過程嚴(yán)格按照CEA定量檢測試劑盒(廣州健侖生物科技有限公司)說明書進(jìn)行。本研究中胃液和血清CEA定量檢測>10ng/ml視為陽性。
1.5 統(tǒng)計學(xué)處理 采用SPSS 18.0統(tǒng)計軟件。計量資料以表示,兩組間比較采用兩獨(dú)立樣本t檢驗,多組間比較采用方差分析。計數(shù)資料組間比較采用Fisher確切概率法或χ2檢驗。繪圖由GraphPad Prism v5.0軟件完成。P<0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。
2.1 正?;蜉p度胃炎、胃潰瘍、慢性萎縮性胃炎和胃癌患者胃液RMRP水平比較 相對于正?;蜉p度胃炎患者,胃潰瘍患者胃液RMRP水平無明顯變化(P>0.05),而慢性萎縮性胃炎患者胃液RMRP水平明顯降低,胃癌患者胃液RMRP水平顯著升高(均P<0.01),見表1。
表1 正?;蜉p度胃炎、胃潰瘍、慢性萎縮性胃炎和胃癌患者胃液RMRP水平比較
2.2 胃液RMRP水平與胃癌患者臨床病理因素關(guān)系分析 胃癌患者胃液RMRP水平與患者年齡、幽門螺桿菌感染情況均有關(guān)(均P<0.05),而與性別、吸煙史、飲酒史、腫瘤位置、血清CEA水平、糖類抗原(CA)19-9水平等因素均無關(guān)(均P>0.05),見表2。同時,筆者構(gòu)建了胃液RMRP的ROC曲線,AUC為0.699;當(dāng)其截斷值為-0.592時,胃液RMRP的靈敏度和特異度分別為0.56 和 0.75,見圖 1。
2.3 不同標(biāo)志物篩查早期胃癌和進(jìn)展期胃癌的陽性率比較 通過聯(lián)合檢測血清或胃液CEA和胃液RMRP,筆者分別檢測了7例早期胃癌和32例進(jìn)展期胃癌的陽性率。結(jié)果顯示,胃液RMRP聯(lián)合血清或胃液CEA篩查胃癌的效果明顯優(yōu)于傳統(tǒng)腫瘤標(biāo)志物血清CEA(均P<0.05),見表 3。
表2 胃液RMRP水平與胃癌患者臨床病理因素分析
圖1 胃液RMRP水平診斷胃癌的ROC曲線
胃癌是世界上最常見的腫瘤之一,占腫瘤死亡原因的第3位,每年死于胃癌的人數(shù)約占全球死亡人數(shù)的10.4%[5]。因胃癌的發(fā)生、發(fā)展是一個多因素、多階段、多步驟的過程,涉及到大量的基因參與及復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)調(diào)控,胃癌的病理生理機(jī)制迄今尚未完全闡明,其早期診斷及治療受到極大的限制[6]。研究表明lncRNA參與胃癌的發(fā)生、發(fā)展過程,并通過復(fù)雜的分子機(jī)制對胃癌的侵襲和遷移起著極為重要的作用[7-8]。
RMRP定位于人類染色體9p13.3,全長277個核苷酸,由10個不同的亞基及單個RNA分子組成[9-10]。研究發(fā)現(xiàn),RMRP絕大部分存在于細(xì)胞核與核仁,仍有小部分存在于線粒體內(nèi),可在小鼠及人類組織中表達(dá)[11-12]。在線粒體內(nèi),RMRP充當(dāng)核酸內(nèi)切酶角色,能夠劈開一段從DNA復(fù)制起始點合成的RNA產(chǎn)生一條RNA引物,供線粒體DNA領(lǐng)頭鏈合成用。而在核仁,RMRP通過劈開5.8S rRNA前體上最后的短RNA片段,產(chǎn)生成熟的功能性5.8S rRNA分子[13]。此外,RMRP還能與端粒酶相關(guān)逆轉(zhuǎn)錄酶形成復(fù)合物而展示出RNA依賴的RNA活性[14]。
RMRP在核糖體合成、細(xì)胞周期調(diào)控和線粒體DNA的復(fù)制中均發(fā)揮一定的作用[9]。在腫瘤領(lǐng)域,研究發(fā)現(xiàn)RMRP的異常表達(dá)可導(dǎo)致腫瘤的發(fā)生。Shao等[6]發(fā)現(xiàn)胃組織RMRP表達(dá)水平只在胃癌前病變階段和胃癌階段顯著降低,顯示它是胃癌相關(guān)性lncRNA。Meng等[15]發(fā)現(xiàn)RMRP在肺腺癌組織中高表達(dá),其過表達(dá)可促進(jìn)細(xì)胞增殖、克隆形成和侵襲,通過調(diào)控miR-26發(fā)揮致癌活性。Park等[9]研究發(fā)現(xiàn)RMRP在許多惡性腫瘤細(xì)胞及結(jié)直腸癌組織、乳腺癌組織中高表達(dá)。由此可見,RMRP是一個潛在的腫瘤檢測及診治新靶點。
本課題組通過lncRNA芯片檢測了胃癌組織及其配對癌旁組織lncRNA表達(dá)譜的差異[16],發(fā)現(xiàn)RMRP熒光強(qiáng)度大、差異倍數(shù)高,在組織中的變化趨勢一致,以此作為研究對象,檢測其在胃液中的表達(dá)水平,探究其臨床意義。本實驗通過qRT-PCR驗證130例患者胃液中RMRP的實際表達(dá)情況,發(fā)現(xiàn)相對于正常或輕度胃炎患者,胃潰瘍患者胃液RMRP水平無明顯變化,而慢性萎縮性胃炎患者胃液RMRP水平顯著降低,胃癌患者胃液RMRP水平顯著升高,證實了RMRP與胃癌的相關(guān)性,具有作為胃癌篩查標(biāo)志物的潛質(zhì)。本課題組前期研究發(fā)現(xiàn)胃組織RMRP表達(dá)水平只在胃癌前病變階段和胃癌階段顯著降低[6],而胃液RMRP水平在胃癌患者中卻反常性顯著升高。由此推測,胃黏膜細(xì)胞癌變時細(xì)胞RMRP主動分泌加強(qiáng),而檢測胃液RMRP水平可進(jìn)一步提高胃癌檢出率。
表3 不同標(biāo)志物篩查早期胃癌和進(jìn)展期胃癌的陽性率比較[例(%)]
幽門螺桿菌感染是引起胃癌進(jìn)展的主要原因,與宿主炎癥因子密切相關(guān),在這一過程中,微環(huán)境的改變可能導(dǎo)致胃癌細(xì)胞發(fā)生隨機(jī)突變,從而導(dǎo)致胃癌的發(fā)生[17-18]。結(jié)合胃癌患者臨床病理因素,進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)了RMRP水平與患者年齡、幽門螺桿菌感染密切相關(guān)。由此推測,RMRP可能在胃癌的起始階段發(fā)揮炎癥作用,通過以RNA的形式在表觀遺傳學(xué)水平、轉(zhuǎn)錄水平和轉(zhuǎn)錄后水平等多個層面調(diào)控基因的表達(dá)進(jìn)一步促進(jìn)胃癌的發(fā)生。
胃液來源較為單一,其反映上消化道腫瘤具有顯著優(yōu)勢。通過構(gòu)建胃液RMRP的ROC曲線,發(fā)現(xiàn)AUC為0.699,結(jié)合其靈敏度和特異度分別為0.56和0.75,有較高的臨床診斷價值。早期診斷是降低胃癌病死率的關(guān)鍵一環(huán)[19],腫瘤標(biāo)志物聯(lián)合檢測是提高胃癌檢出率的重要手段。通過聯(lián)合血清或胃液CEA和胃液RMRP,檢測了早期胃癌和進(jìn)展期胃癌的陽性率,發(fā)現(xiàn)胃液RMRP聯(lián)合血清或胃液CEA篩查胃癌的效果明顯優(yōu)于傳統(tǒng)腫瘤標(biāo)志物血清CEA,聯(lián)合檢測胃液RMRP、血清CEA和胃液CEA可提高胃癌檢出率。
本研究證實了胃癌相關(guān)lncRNA的存在,并進(jìn)一步分析了胃癌相關(guān)lncRNA RMRP在胃液中的臨床意義。胃液RMRP作為潛在的早期胃癌篩查標(biāo)志物,為臨床診治胃癌研究提供了新的思路。
[1] 滕衛(wèi)軍,鄭曉娟,華宏軍,等.長鏈非編碼RNA UCA1在胃癌組織中的表達(dá)及其效應(yīng)分析[J].浙江醫(yī)學(xué),2015,37(12):1022-1026.
[2]Spizzo R,Almeida MI,Colombatti A,et al.Long non-coding RNAs and cancer:a new frontier of translational research?[J].Oncogene,2012,31(43):4577-4587.doi:10.1038/onc.2011.621.
[3]Klattenhoff CA,Scheuermann JC,Surface LE,et al.Braveheart,a long noncoding RNA required forcardiovascularlineage commitment[J].Cell,2013,152(3):570-583.doi:10.1016/j.cell.2013.01.003.
[4] Tripathi V,Ellis JD,Shen Z,et al.The nuclear-retained noncoding RNA MALAT1 regulates alternative splicing by modulating S R splicing factor phosphorylation[J].Mol Cell,2010,39(6):925-938.doi:10.1016/j.molcel.2010.08.011.
[5]Khazaei S,Rezaeian S,Soheylizad M,et al.Global incidence and mortality rates of stomach cancer and the human development index:an ecological study[J].Asian Pac J Cancer Prev,2016,17(4):1701-1704.doi:10.7314/APJCP.2016.17.4.1701.
[6] Shao Y,Ye M,Jiang X,et al.Gastric juice long noncoding RNA used as a tumor marker for screening gastric cancer[J].Cancer,2014,120(21):3320-3328.doi:10.1002/cncr.28882.
[7]Wang P,Xue Y,Han Y,et al.The STAT3-binding long noncoding RNA lnc-DC controls human dendritic cell differentiation[J].Science,2014,344(6181):310-313.doi:10.1126/science.1251456.
[8] 潘濤,俞振佳,吳熊焰,等.長鏈非編碼RNA調(diào)控胃癌侵襲和轉(zhuǎn)移的研究進(jìn)展[J].上海交通大學(xué)學(xué)報(醫(yī)學(xué)版),2016,36(9):1388-1393.doi:10.3969/j.issn.1674-8115.2016.09.025.
[9]Park J,Jeong S.Wnt activated β-catenin and YAP proteins enhance the expression of non-coding RNA component of RNase MRP in colon cancer cells[J].Oncotarget,2015,6(33):34658-34668.doi:10.18632/oncotarget.5778.
[10] Saito Y,Takeda J,Adachi K,et al.RNase MRP cleaves pretRNASer-Met in the tRNA maturation pathway[J].PLoS One,2013,9(11):e112488.doi:10.1371/journal.pone.0112488.
[11]Rosenbluh J,Nijhawan D,Chen Z,et al.RMRP is a non-coding RNA essential for early murine development[J].PLoS One,2011,6(10):e26270.doi:10.1371/journal.pone.0026270.
[12] Li K,Smagula CS,Parsons WJ,et al.Subcellular partitioningof MRP RNA assessed by ultrastructural and biochemical analysis[J].JCellBiol,1994,124(6):871-882.doi:10.1083/jcb.124.6.871.
[13]Rogler LE,Kosmyna B,Moskowitz D,et al.Small RNAs derived from lncRNA RNase MRP have gene-silencing activity relevant to human cartilage-hair hypoplasia[J].Hum Mol Genet,2014,23(2):368-382.doi:10.1093/hmg/ddt427.
[14]Maida Y,Yasukawa M,Furuuchi M,et al.An RNA-dependent RNA polymerase formed by TERT and the RMRP RNA[J].Nature,2009,461(7261):230-235.doi:10.1038/nature08283.
[15]Meng Q,Ren M,Li Y,et al.LncRNA RMRP acts as an oncogene in lung cancer[J].PLoS One,2016,11(12):e0164845.doi:10.1371/journal.pone.0164845.
[16]Song H,Sun W,Ye G,et al.Long non-coding RNA expression profile in human gastric cancer and its clinical significances[J].JTranslMed,2013,11(1):225.doi:10.1186/1479-5876-11-225.
[17] Yari F,Abiri R,Aryan E,et al.Loop-mediated isothermal amplification as a fast noninvasive method of helicobacter pylori diagnosis[J].J Clin Lab Anal,2016,30(5):464-470.doi:10.1002/jcla.21880.
[18] Ma HY,Liu XZ,Liang CM.Inflammatory microenvironment contributes to epithelial-mesenchymal transition in gastric cancer[J].World J Gastroenterol,2016,22(29):6619-6628.doi:10.3748/wjg.v22.i29.6619.
[19] Song WC,Qiao XL,Gao XZ.A comparison of endoscopic submucosal dissection(ESD)and radical surgery for early gastric cancer:a retrospective study[J].World J Surg Oncol,2015,13(1):309.doi:10.1186/s12957-015-0724-1.