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腾讯登录甲基化与lncRNA: 表观遗传学与转录组学研究的完美结合
| 导读 | 2017年国自然申请的热点什么？circRNA，lncRNA，外泌体。除了这些大家耳熟能详的香馍馍之外，现在很多小伙伴们开始了新的玩法，通过多平台联用，将不同层面的东西结合起来，比如，表观遗传与非编码RNA的结合，就是一个很好的例证。 |
2017年国自然申请的热点什么？circRNA，lncRNA，外泌体。除了这些大家耳熟能详的香馍馍之外，现在很多小伙伴们开始了新的玩法，通过多平台联用，将不同层面的东西结合起来，比如，表观遗传与非编码RNA的结合，就是一个很好的例证。
研究背景
肺癌是一种常见的恶性肿瘤，特别在中国，由于环境的污染，肺癌的发生率也在持续升高。非小细胞肺癌（NSCLC）是肺癌中最常见的一种，大约占了肺癌总量的85%，但是，目前我们对于NSCLC的理解还是处于初级阶段。其中，表观遗传学和转录组学的研究为我们理解肿瘤的发生提供了很多的证据。那么，这两个层面的分子又存在什么样的关联呢？本研究从甲基化，lncRNA和基因表达调控的角度出发，为我们理解NSCLC的发生和临床诊断提供了新的靶标。
研究思路
研究结果
1． 鉴定NSCLC特异性lncRNA-mRNA
NSCLC在转录组层面，有哪些特异性表达的分子呢？利用转录组表达谱芯片（SBC human lncRNA array伯豪生物提供），研究人员发现有8500个lncRNA和1685个mRNA在癌和癌旁中有显著差异。通过对这些差异基因分析相关性，发现有1345个lncRNA与mRNA存在cis关系，159个lncRNA与mRNA有trans关系。把这些与lncRNA关联的cis mRNA进行IPA功能（IPA分析，详情咨询shbio）分析发现，主要的pathway涉及到肿瘤相关，包括细胞死亡与生存，细胞发育，细胞生长和增殖，表明这些关联的lncRNA可能参与肿瘤发生过程。研究人员把其中的两个lncRNA与mRNA(LOC146880/KPNA2，ENST00000439577/RCC2)作为后期验证的重点。
2. lncRNA与甲基化关联分析
除了转录组层面的变化，表观遗传层面会有什么差异呢？利用甲基化芯片，研究人员发现癌和癌旁共有113644个差异CpG位点。其中，cg12562461位点正好位于LOC146880的启动子区，且在癌组织中甲基化程度低。因此，cg12562461的低甲基化正好与LOC146880的高表达相对应。
3.lncRNA/mRNA与临床指标关联性分析
通过qPCR，研究人员首先在大量样本中（402个癌组织，105个癌旁组织）进行了验证，发现LOC146880和KPNA2在癌中高表达，且两者表达显著相关。进一步分析LOC146880和ENST00000439577与病人临床指标，发现LOC146880与病理类型和肿瘤大小有关，ENST00000439577的表达与转移状态和疾病stage有关。Kaplan-Meier 生存曲线分析显示，training组和validation组中，高的LOC146880伴随着低的总生存期。同时，在126个癌组织和30个癌旁中，cg12562461的甲基化程度也明显低于癌旁。同样，ENST00000439577和RCC2的表达也是在癌组织中高，两者表达正相关。高的ENST00000439577表达也与低总生存期相关。因此，这两个lncRNA可以作为潜在的诊断指标。
4.lncRNA细胞系功能验证
为验证在肺癌中LOC146880的生物学功能，研究人员分别检测了三个NSCLC细胞系（A549，PC9，H1299）和正常细胞系，发现LOC146880在A549和PC9中表达高。当在这两个细胞系中siRNA- LOC146880敲降，发现KPNA2的表达也随之降低。此外，细胞增殖，迁移和侵袭受到抑制，细胞周期过程减慢了G2/M phase。因此，这些结果都表明LOC146880可能是NSCLC的致癌因子。
研究结论
该研究通过将表达谱芯片与甲基化芯片结果进行关联分析，找到了启动子区甲基化降低，同时基因表达升高的lncRNA，并发现他们的表达与cis靶基因KPNA2和RCC2的表达正相关，并与低生存期相关。细胞系的siRNA干扰，功能实验验证表明，这两个lncRNA抑制了细胞增殖，侵袭和转移。该研究同时将表观遗传和转录关联起来，从更全面的角度去理解了lncRNA在非小细胞肺癌中的作用。这种平台联用的方式是该研究的亮点，也是现在最新的流行趋势，非常值得借鉴。原文出处：Feng N, Ching T, Wang Y，et al. Analysis of Microarray Data on Gene Expression and Methylation to Identify Long Non-coding RNAsin Non-small Cell Lung Cancer. Sci Rep.2016.
（转化医学网360zhyx.com）
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