细胞内microRNA和细胞外microRNA在星形细胞瘤中的生物学功能与临床应用研究

Astrocytomas are the most common and malignant tumors of the central nervous system which are difficult to cure due to its special position and relapse. It is important to find special biomarkers for astrocytoma diagnosis and prognosis. Although in recent years, there has been a great breakthrough in the molecular research on astrocytoma orientation, mechanism, diagnosis and treatment, the prognosis for patients is still not optimistic. MicroRNAs are a group of small noncoding RNA molecules which promote or inhibit tumor growth or invasiveness. Their fingerprint could serve as tumor diagnosis, classification and prognostic biomarkers. According to the different sources, microRNA can be divided into intracellular microRNA and extracellular microRNA. This project intends to proceed on the basis of the preliminary work, from the following two aspects: (1) intracellular microRNA, search microRNAs with aberrant expression in astrocytoma and study their function; (2) extracellular microRNA (serum microRNA), search microRNAs with aberrant expression in astrocytoma serum, establish the astrocytoma serum fingerprint, and its utility in astrocytoma early diagnosis, efficacy assessment and prognosis.

星形细胞瘤是是中枢神经系统常见而又难治的恶性肿瘤, 因其部位特殊, 诊断困难, 易复发且难以治愈，因而寻找其特异性的诊断和预后生物标志物变得非常重要。虽然近年来对星形细胞瘤分子生物学的病因、机制、诊断、治疗方面取得了很大的突破，但是患者预后仍不乐观。MicroRNA是一类在转录后水平调控基因表达的非编码小分子RNA，可促进或者抑制肿瘤的侵袭或转移，其在肿瘤中的特征性指纹图谱可以作为肿瘤诊断、分型和预后的标志物。MicroRNA可以分为细胞内microRNA和细胞外microRNA。本课题拟在前期工作的基础上，从如下两方面着手：（1）细胞内microRNA，筛选出在星形细胞瘤组织中异常表达的microRNA，并对其功能进行研究；（2）细胞外microRNA（血清microRNA），构建星形细胞瘤血清microRNA的指纹图谱，探索其在星形细胞瘤的诊断、分级、疗效评估和预后判断中的临床应用。

本项目以胶质瘤中异常表达的非编码RNA分子为研究对象，阐明了多种非编码RNA分子尤其是miRNAs分子及其靶基因在脑胶质瘤发生发展过程中的作用及机制，为理解脑胶质瘤的病理生理机制和为患者提供个性化的精准医疗方案打下了一定的工作基础。项目取得成果如下：.（1）构建胶质瘤的血清miRNA指纹图谱和组织lncRNA指纹图谱. 相比健康人群，胶质瘤患者血清中的9种miRNAs表达显著增加。这9种miRNAs组成的标记物具有很高的灵敏度、特异性和准确性。术后这9种miRNAs显著地降低。miR-19a-3p，miR-106a-5p和 miR-181b-5p的高表达与不良预后相关。此外，我们构建了由7个lncRNAs组成的胶质瘤组织lncRNA指纹图谱， BC002811或XLOC_010967的低水平表达，或者NR_002809的高水平表达与不良预后相关。.（2）miRNAs调控胶质瘤发生发展的机制研究. 我们针对筛选出的几个miRNAs在胶质瘤中的功能进行了研究。miR-181b-5p在胶质瘤组织中的表达显著下调，过表达miR-181b-5p能够抑制胶质瘤细胞的增殖、迁移、侵袭，促进细胞凋亡，NOVA1基因被鉴定为miR-181b-5p的新的靶基因。在胶质瘤组织中，PIM1的蛋白和mRNA表达水平显著上调。Luc实验证实miR-124-3p可以直接结合PIM1的3'-UTR区。miR-124-3p可通过抑制PIM1的表达来抑制细胞增殖、侵袭和有氧酵解，促进细胞凋亡。在胶质瘤组织中，miR-137的表达水平显著降低，过表达miR-137可以显著抑制细胞的增殖、迁移和侵袭，促进细胞凋亡。研究发现miR-137直接识别RASGRF1的的3’-UTR区，并调节RASGRF1的表达。.（3）miRNA与中药活性成分在胶质瘤治疗中的研究. 中国的一些传统中药对胶质瘤的生长具有抑制功能，而miRNAs可能参与了这一过程。我们的研究发现，土贝母苷甲（TBMS1）以剂量和时间依赖方式抑制胶质瘤细胞的增殖和诱导胶质瘤细胞凋亡。随着土贝母苷甲浓度增加，miR-21-5p的表达逐渐降低，PDCD4的基因表达显著增加，我们推测土贝母苷甲的作用机制可能与下调miR-21-5p的表达和上调PDCD4的表达有关。