侵袭性垂体腺瘤全转录组测序及circRNA调控的ceRNA网络构建

作     者：温稀超 

作者单位：河北大学 

学位级别：硕士

导师姓名：郑克彬

授予年度：2021年

学科分类：1002[医学-临床医学] 100214[医学-肿瘤学] 10[医学] 

主      题：侵袭性垂体腺瘤 RNA测序 circRNA miRNA mRNA ceRNA网 

摘      要：目的:垂体腺瘤是一类较为常见的颅内肿瘤,绝大多数垂体腺瘤为良性肿瘤,但部分侵袭性腺瘤的生物学特性与恶性肿瘤较为相似。近年来,对miRNA、lnc RNA和circ RNA等的研究发现侵袭性垂体腺瘤的发生发展与nc RNAs密切相关。本研究通过应用高通量测序技术,筛选与侵袭性垂体腺瘤相关nc RNAs,并构建差异表达circ RNA调控的ce RNA网络,以探索与垂体腺瘤侵袭性相关的潜在生物学标志物。为研究垂体腺瘤侵袭特性密切相关的生物学功能和具体分子调控机制提供理论基础。方法:收集2019年01月至2020年09月于河北大学附属医院神经外科行经鼻-蝶入路手术治疗的垂体腺瘤病理标本50例,并依据影像结果、病理结果、术中情况等判定标准分为侵袭性垂体腺瘤病例组和非侵袭垂体腺瘤病例组。每组各随机选取3例标本,收集标本来源患者的年龄、性别、合并症等相关信息。对选取的6例肿瘤组织标本分别提取Total RNA并构建c DNA文库,使用Illumina平台进行全转录组测序,筛选与垂体腺瘤侵袭性相关的差异表达circ RNA、miRNA和mRNA。对分析工具筛选出的差异基因进行功能富集分析后结果利用Cytoscape软件对差异分析得到的circ RNA、miRNA和mRNA构建特异的ce RNA调控网络,并依据Degree数筛选出关键的circ RNA及相关ce RNA网络。利用分析工具对构建的ce RNA调控网络进行功能分析。对剩余44例肿瘤组织标本筛选出的circ RNA进行qRT-PCR以验证分析结果。结果:1.高通量测序结果显示,与垂体腺瘤侵袭性相关的差异表达circ RNA有14个(7个上调,7个下调);其功能主要富集于转录调控过程、细胞核与细胞器,以及DNA分子结合,未得到显著富集的信号通路;2.差异表达miRNA有18个(11个上调,7个下调);其主要功能与转录调控、神经系统发育以及磷酸化、细胞核以及各类分子结合有关,且与c AMP、MAPK以及Rap1信号通路显著相关;3.差异表达mRNA有85个(40个上调,45个下调);其功能主要富集于生长发育、细胞质、细胞器、蛋白质分子结合,信号通路主要与PI3K/Akt信号通路相关;4.应用生物信息学技术筛选可与差异表达的circ RNA结合的miRNA,以及miRNA的靶mRNA,并与高通量测序结果进行比对,最终筛选出差异表达的circ RNA-miRNA,构建侵袭性垂体腺瘤相关特异circ RNA调控的ce RNA网络。应用Cytoscape软件对ce RNA网中circ RNA进行筛选,得到Degree数最高的两个circ RNA,分别为has＿circ＿0036795和hsa＿circ＿0068067。对该circ RNA相关ce RNA网络进行可视化分析得到17719条边和10215个节点。对ce RNA网络进行功能分析显示主要富集于转录过程、GTP酶活性、细胞内组分、神经元投射以及蛋白结合,并与KEGG数据库信号通路对比分析显示ce RNA网络与癌症发生发展过程中的c AMP和Ras信号通路显著相关;5.qRT-PCR结果显示hsa＿circ＿0036795和hsa＿circ＿0068067在侵袭性垂体腺瘤中表达显著低于非侵袭性垂体腺瘤,验证了RNA-Seq的准确性;6.进一步对该两种circ RNA的靶miRNA进行分析,发现hsa-miR-124-3p和hsa-miR-1304-3p与TGF-β/Smad信号通路中多种基因可以发挥相互调控作用。结论:1.本研究发现侵袭性垂体腺瘤存在特异的circ RNA、miRNA、mRNA,并应用生物信息学技术对其各自的分子功能和生物学过程进行预测,为侵袭性垂体腺瘤的发病机制提供新思路,为后续有关垂体腺瘤侵袭性的机制研究提供参考依据;2.本研究发现has＿circ＿0036795和hsa＿circ＿0068067可能在垂体腺瘤侵袭特性的形成中发挥重要作用,有望成为侵袭性垂体腺瘤新的诊断标志物和治疗靶点。这一潜在作用机制可能通过hsa＿circ＿0036795海绵吸附miR-124-3p以及hsa＿circ＿0068067海绵吸附miR-1304-3p,影响TGF-β/Smad信号通路mRNA翻译活性,参与垂体腺瘤侵袭性的形成。