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文献标题：胶质瘤调控机制的生物信息学探讨及舞茸多糖诱导胶质瘤细胞凋亡的研究
作 者：段磊
科研机构：兰州大学
摘 要：背景:胶质瘤是中枢神经系统(CNS)最常见的肿瘤,其大多来源于神经胶质细胞。胶质瘤是影响周围脑组织的弥漫浸润性生长的肿瘤。胶质母细胞瘤是恶性程度最高的类型,而毛细胞星形细胞瘤是恶性度最低的类型。近年来,在胶质瘤的诊断和治疗上已有了很大的进步,但是胶质瘤患者总体预后仍然较差,其中胶质母细胞瘤的中位生存期仅为14个月。随着研究的深入,发现胶质瘤存在众多基因方面的变化,通过对基因的研究,以及这些基于分子分型的诊断和治疗方法的研究将为改善胶质瘤患者预后提供重要帮助。舞茸多糖(Maitake Polysaccharide,MP)是从舞茸子实体或其菌丝体中提取出的一种具有抗肿瘤、增强机体免疫力等多种生物活性的物质。国内已有研究报道称MP联合维生素C(Vitamin C,VC)对肿瘤细胞的增殖具有显著的协同抑制作用,且抗肿瘤的分子机制为诱导肿瘤细胞凋亡,但在神经系统肿瘤细胞中联合应用MP和VC的研究尚未见报道。目的:(1)通过差异基因分析以及功能注释,找到与胶质母细胞瘤发生相关的基因以及信号通路;(2)通过加权基因共表达网络(WGCNA)构建较低级别胶质瘤的无尺度网络,探讨其发生机制,寻找关键基因;(3)结合样本的临床数据,找到与预后相关的临床因素;(4)在人脑神经胶质瘤细胞M059K上联合应用舞茸多糖和维生素C,探讨联合用药对肿瘤细胞增殖的影响,并进一步探讨联合用药抑制人脑神经胶质瘤细胞M059K的具体分子机制,为将来有效指导临床实践用药,开拓临床治疗神经胶质瘤新思路提供实验及理论基础。方法:(1)使用TCGA-Assembler下载TCGA数据库胶质瘤3级RNASeqV2基因表达数据以及样本的临床信息。去除表达量接近零的数据,找到正常组与胶质母细胞瘤差异表达的基因(different expression genes,DEG),并进行功能注释;(2)通过加权基因共表达网络(WGCNA)以及cytoscape软件构建较低级别胶质瘤的无尺度网络;(3)通过整合样本的临床数据,利用cox回归分析找到与胶质瘤患者预后相关的因素,并且绘制生存曲线;(4)对人脑神经胶质瘤细胞M059K进行体外实验研究,采用MTT法分别检测单用舞茸多糖、维生素C以及二者联合用药对M059K细胞增殖的影响;应用流式细胞术(FCM)检测单用药和联合用药对细胞周期的影响;同时应用Annexin V-FITC/PI双染色法检测对M059K细胞凋亡的诱导作用;应用Hoechst33258凋亡荧光染色剂对M059K细胞处理后,荧光显微镜下观察凋亡细胞的出现情况;应用Western blotting(WB)法检测单用药及联合用药后凋亡相关蛋白Bax、Bcl-2、PARP、Caspase-3蛋白的表达变化情况;另外分别检测药物处理48小时后细胞中caspase-3、caspase-8和caspase-9活性变化情况。从分子生物学水平检测细胞凋亡水平的改变及发生机制。结果:(1)胶质母细胞瘤相对于正常脑组织有3492个基因差异表达,其中2640个基因表达量下调,1302个基因表达量上调。基因GO富集通路结果显示胶质母细胞瘤中下调基因参与细胞的衰老、新陈代谢、蛋白质的修饰、磷酸化等多个方面,胶质母细胞瘤中上调基因GO富集通路结果显示胶质母细胞瘤中上调基因参与细胞的有丝分裂、细胞周期的调控、细胞的核分裂、氨酰化修饰等多个方面。Ndc80复合物位于GO功能通路的核心;(2)基因共表达网络分析提示在较低级别胶质瘤的表达谱基因可以聚类为19个模块,其中红色模块与肿瘤的级别相关。如在网络中所示,SLC12A5,GABRA1,MAL2,PACSIN1,SULT4A1,SYT1,TBR1,DNM1,GPR22,VSNL1,GABRB2,OLFM3,SV2B,CCT2,CNOT2,ESPN,FRS2,MAP7D2,MDM2,NAPB,PAX7,PTPRB,STX1A,YEATS4位于调控网络的中心;(3)根据样本的临床数据,组织学类型,组织学分级,肿瘤部位,ldh1突变,运动功能变化,karnofsky性能评分,放射治疗和初始病理诊断年龄与患者的生存期密切相关。此外,对于较低级别的胶质瘤,贝伐单抗(阿瓦斯汀,Avastin)联合替莫唑胺(Temodar)不能延长生存期。相反,替莫唑胺(Temodar)与贝伐单抗(Avastin)的联合治疗与胶质瘤患者的生存率的显著降低有关;(4)舞茸多糖和维生素C诱导M059K细胞凋亡的分子机制是通过线粒体信号转导途径来实现的,此过程中Bax表达上调,Bcl-2表达下调,Caspase-3及PARP表达均增强,Caspase-3、-8、-9活性均增强。但不排除维生素C也可同时通过其他的途径诱导细胞凋亡。结论:(1)生物信息学分析为胶质瘤发病机制的研究提供了一种新的研究方法,其中Ndc80复合物可能在胶质瘤的发生、发展中起重要作用;(2)临床预后研究应该是多维度的,尤其是恶性肿瘤的预后不仅与样本的病理分级有关,更重要的是与临床其他信息以及治疗的方式密切相关;(3)舞茸多糖、维生素C及联合应用二者均可抑制人脑神经胶质瘤细胞M059K的增殖,且联合用药的抑制作用更为明显。
关 键 词：舞茸多糖 生物信息学 胶质母细胞瘤 基因表达 分子分型 中枢神经系统
发表期刊：兰州大学,2017.DOI:10.7666/d.D01382927.
参考阅读、文献下载：
http://cdmd.cnki.com.cn/Article/CDMD-10730-1018804030.htm
