研究快报 Open Access
Copyright ©The Author(s) 2016. Published by Baishideng Publishing Group Inc. All rights reserved.
世界华人消化杂志. 2016-02-28; 24(6): 915-922
在线出版日期: 2016-02-28. doi: 10.11569/wcjd.v24.i6.915
利用微阵列芯片技术探究基因FOXQ1与大肠癌的关系
郑极, 唐慧, 白璇, 岳柯琳, 郭强
郑极, 白璇, 岳柯琳, 郭强, 云南省第一人民医院(昆明理工大学附属医院)消化内科 云南省昆明市 650032
郑极, 白璇, 岳柯琳, 郭强, 昆明理工大学医学院 云南省昆明市 650032
唐慧, 云南省第一人民医院(昆明理工大学附属医院)临床基础医学研究所 云南省昆明市 650032
郑极, 在读硕士, 主要从事消化系肿瘤的分子机制基础研究.
基金项目: 国家自然科学基金资助项目, Nos. 81260323, 81502556; 云南省科技厅-昆明医科大学联合基金资助项目, Nos. 2012FB095, 2014FB088; 云南省中青年学术技术带头人后备人才培养基金资助项目, No. 2013HB083; 云南省卫生厅基金资助项目, No. 2014N272.
作者贡献分布: 此课题由郭强与唐慧设计; 研究过程由郑极操作完成; 唐慧负责实验指导; 白璇与岳柯琳负责实验前期基因敲低细胞系的构建; 郭强与唐慧负责论文指导与修改; 论文写作由郑极完成.
通讯作者: 郭强, 主任医师, 650032, 云南省昆明市金碧路157号, 云南省第一人民医院(昆明理工大学附属医院)消化内科. gqkj003@sina.com
电话: 0871-63638772 传真: 0871-63648772
收稿日期: 2015-12-17
修回日期: 2016-01-12
接受日期: 2016-01-19
在线出版日期: 2016-02-28

目的: 应用全基因组表达谱芯片和microRNA芯片检测人结肠癌细胞DLD1在敲低FOXQ1基因前后mRNA和microRNA的表达改变.

方法: 抽提两组细胞的RNA, 分别与Whole Human Genome Oligo Microarray(4×44 K, Agilent Technologies)全基因组表达谱芯片和miRCURYTM LNA Array(v.18.0, Agilent Technologies)microRNA芯片进行杂交, 应用genespring、genepix软件对芯片结果进行统计, 对全基因组表达谱芯片进行GO、pathway分析, 并应用qRT-PCR对部分结果进行验证. 应用Microsoft Excel和SPSS17.0软件进行统计学分析.

结果: 全基因组表达谱的检测结果表明, 敲低FOXQ1基因后, 在芯片所涵盖的41093个基因中, 共有255个基因上调, 176个基因下调. qRT-PCR的验证结果与全基因组表达谱芯片的结果基本相符. MicroRNA芯片的检测结果表明, 敲低FOXQ1基因后, 共有31个microRNA上调, 12个microRNA下调.

结论: 本研究了解了FOXQ1基因敲低前后mRNA和microRNA的表达改变, 为后续FOXQ1在结肠癌的发生发展中的作用机制研究提供了重要的线索和实验依据.

关键词: FOXQ1; 癌基因; 全基因组表达谱芯片; MicroRNA芯片

核心提示: 首次研究了FOXQ1(homo sapiens fork head box Ql)敲低前后, 全基因组水平上的蛋白转录和microRNA表达水平的改变, 为探究FOXQ1在促进大肠癌发生发展中的分子生物学机制和后续临床实验指明了实验方向.
引文著录: 郑极, 唐慧, 白璇, 岳柯琳, 郭强. 利用微阵列芯片技术探究基因FOXQ1与大肠癌的关系. 世界华人消化杂志 2016; 24(6): 915-922
Exploring relationship between FOXQ1 gene and colorectal cancer using microarray technology
Ji Zheng, Hui Tang, Xuan Bai, Ke-Lin Yue, Qiang Guo
Ji Zheng, Xuan Bai, Ke-Lin Yue, Qiang Guo, Department of Gastroenterology, the First People's Hospital of Yunnan Province (the Affiliated Hospital of Kunming University of Science and Technology), Kunming 650032, Yunnan Province, China
Ji Zheng, Xuan Bai, Ke-Lin Yue, Qiang Guo, College of Medicine, Kunming University of Science and Technology, Kunming 650032, Yunnan Province, China
Hui Tang, Institute of Basic Medicine, the First People's Hospital of Yunnan Province (the Affiliated Hospital of Kunming University of Science and Technology), Kunming 650032, Yunnan Province, China
Supported by: National Natural Science Foundation of China, Nos. 81260323 and 81502556; Science and Technology Department of Yunnan Province-Kunming Medical University Joint Foundation, Nos. 2012FB095 and 2014FB088; Young Academic Talents Cultivation Foundation of Yunnan Province, No. 2013HB083; the Foundation of Health and Family Planning Commission of Yunnan Province, No. 2014N272.
Correspondence to: Qiang Guo, Chief Physician, Department of Gastroenterology, the First People's Hospital of Yunnan Province (the Affiliated Hospital of Kunming University of Science and Technology), 157 Jinbi Street, Kunming 650032, Yunnan Province, China. gqkj003@sina.com
Received: December 17, 2015
Revised: January 12, 2016
Accepted: January 19, 2016
Published online: February 28, 2016

AIM: To compare the difference in gene expression profiles in human colorectal cancer cell line DLD1 before and after FOXQ1 knockdown using the microarray technology.

METHODS: RNA was extracted from DLD1 cells and then hybridized with the probes on Whole Human Genome Oligo Microarray (4 × 44 K, Agilent Technologies) and miRCURY LNA Array (v.18.0, Agilent Technologies). Multiple target genes were then analyzed with Genespring and Genepix software. Quantitative real-time PCR was applied for the validation of microarray results.

RESULTS: After FOXQ1 knockdown, of 41093 tested genes, 255 were up-regulated and 176 down-regulated. This result was partially validated by qRT-PCR. After FOXQ1 knockdown, of 2075 tested microRNAs, 31 were up-regulated and 12 down-regulated.

CONCLUSION: The whole genome microarray provides clues and evidence for the function of FOXQ1 in the development and progression of colorectal cancer.

Key Words: FOXQ1; Oncogene; Microarrary; MicroRNA chip
0 引言

结肠癌是常见的恶性肿瘤. 在欧美等西方国家, 结直肠癌占恶性肿瘤死因的第2位. 据2014年的统计数据, 结直肠癌在我国恶性肿瘤发病率中居第6位、致死率居第5位. 由于结肠癌的病因为高蛋白、高脂类、低纤维饮食, 吸烟等不健康的生活方式疾病, 故随着人们的生活水平的改善, 结直肠癌发病率在我国呈逐年上升的趋势. 基因芯片技术是通过将大量的基因特异的探针或其cDNA片段固定在一块固相载体上, 与待测样品杂交后用激光共聚焦荧光检测系统进行扫描、检测, 获得大量有价值的信息. 微阵列基因芯片具有高密度、高灵敏度和高灵活性的特点, 为现代医学大规模研究人类基因的功能, 特别是研究新发现的疑似致病基因和功能已知基因间的相互作用和调控关系提供了有力的工具. 全基因组表达谱芯片, 覆盖基因面大, 分类全面详细, 十分适合对单一基因的功能和机制进行的全面了解.

癌基因FOXQ1是一属于叉头框(forkhead, FOX)蛋白家族的转录因子, FOXQ1基因定位于第6号常染色体短臂25.3区(6p25.3), 全长2319 bp, 仅含1个外显子, 编码有403个氨基酸的FOXQ1蛋白. 具有一个高度保守的叉头DNA结合域[1]. FOXQ1在多种组织中发现其广泛表达, 早期研究发现和毛发的分化有关[2]. 近年来发现, FOXQ1参与了多种癌症如乳腺癌、肝癌、胃癌[3]、非小细胞肺癌等的侵袭和转移进程, 功能涉及上皮间质转化(epithelial-mesenchymal transition, EMT)和癌细胞凋亡抑制等[4,5].

本研究组的前期研究[6]表明, FOXQ1 mRNA和蛋白质的表达水平随大肠腺瘤→大肠腺癌这一病理发展过程逐步升高. FOXQ1是结肠癌发生发展中重要的癌基因, 但具体的致癌机制研究尚未明确, 本实验拟通过检测人结肠癌细胞DLD1在敲低FOXQ1基因前后mRNA和microRNA的表达谱改变, 为FOXQ1在结肠癌中致癌机制的研究进行初步探索, 为后续分子机制研究奠定了基础, 并为在以后的临床中基因诊断及可能针对FOXQ1为靶点的基因治疗中, 发挥作用.

1 材料和方法
1.1 材料

结肠癌细胞株DLD1细胞购自中国科学院昆明动物研究所, 慢病毒干扰FOXQ1正常表达的DLD1-shFOXQ1细胞和对应的慢病毒感染阴性对照细胞DLD1-shControl均由本实验室构建并长期保存[6]. 所用全基因组表达谱芯片为Whole Human Genome Oligo Microarray(4×44 K, Agilent Technologies)、所用microRNA芯片为miRCURYTM LNA Array(v.18.0, Agilent Technologies)microRNA芯片. TRIzol(Invitrogen); GoScriptTM Reverse Transcription System(Promega); SYBR® Premix Ex TaqTM(Takara); miRCURYTM Hy3TM/Hy5TM Power labeling kit(Exiqon).

1.2 方法

1.2.1 总RNA提取: 细胞培养条件为含10%胎牛血清、1%青链霉素双抗的1640培养基(Hyclone), 37 ℃、50 mL/L CO2, 用TRIzol分别提取DLD1-shFOXQ1和DLD1-shControl细胞总RNA, 每组细胞2个生物学重复. 用Bioanalyzer 2100(Agilent)定量检测, 以评估总RNA的浓度、纯度、完整性和A260/280.

1.2.2 芯片杂交和检测: 全基因组表达谱基因芯片和microRNA芯片的检测和数据分析均由上海康成生物公司完成.

1.2.3 芯片检测数据分析: 采用GeneSpring GX v11.5.1(Aligent)获得表达谱芯片的校准数据, 按照DLD1-shFOXQ1/DLD1-shContro进行差异基因筛选, 以Fold change≥2作为基因表达具有显著性差异的阈值. 然后对表达差异基因结合DAVID进行GO和pathway分析. 使用GenePix Pro 6.0(Axon)对microRNA实验数据进行表达量差异分析. qRT-PCR引物由大连宝生物设计并合成, qRT-PCR使用Roche Lightcycler 480操作完成, 结果计算采用2-△△Ct法.

统计学处理 应用Microsoft Excel和SPSS17.0软件处理数据, 使用倍性变化(fold change, FC)进行基因表达量差异的计算. 并以|FC|≥2为差异有统计学意义.

2 结果
2.1 人全基因组表达谱芯片结果

人全基因组表达谱芯片的检测结果发现, 在芯片所涵盖的41093个基因中, 有255个基因上调, 176个基因下调. 芯片结果已提交GEO数据库(GSE74223). 部分结果如表1, 2.

表1 FOXQ1敲低后, 上调倍数最大的20个基因.
基因名称倍性变化mRNA编号描述
GPA336.626402 NM_005814 Homo sapiens glycoprotein A33 (transmembrane) (GPA33)
DNMBP-AS16.349088 NR_024130 Homo sapiens DNMBP antisense RNA 1 (non-protein coding) (DNMBP-AS1), non-coding RNA [NR_024130]
ANGPTL45.696401 NM_139314 Homo sapiens angiopoietin-like 4 (ANGPTL4)
DUOX25.223868 NM_014080 Homo sapiens dual oxidase 2 (DUOX2)
IL1B4.755472 NM_000576 Homo sapiens interleukin 1, beta (IL1B)
BLNK4.511446 NM_013314 Homo sapiens B-cell linker (BLNK)
VTCN14.171324 NM_024626 Homo sapiens V-set domain containing T cell activation inhibitor 1 (VTCN1)
SFTPB4.070699 NM_000542 Homo sapiens surfactant protein B (SFTPB)
SHE4.028845 NM_001010846 Homo sapiens Src homology 2 domain containing E (SHE)
-3.957717 DB335107 DB335107 SYNOV4 Homo sapiens cDNA clone SYNOV4009599 3', mRNA sequence [DB335107]
LOC1001315813.913005 AK092544 Homo sapiens cDNA FLJ35225 fis, clone PROST2001116. [AK092544]
REPS23.894184 NM_004726 Homo sapiens RALBP1 associated Eps domain containing 2 (REPS2)
C7orf603.657602 NM_152556 Homo sapiens chromosome 7 open reading frame 60 (C7orf60)
DUOXA23.601023 NM_207581 Homo sapiens dual oxidase maturation factor 2 (DUOXA2)
C5orf43.594347 NM_032385 Homo sapiens chromosome 5 open reading frame 4 (C5orf4)
LOC2830503.530351 NR_024431 Homo sapiens uncharacterized LOC283050 (LOC283050), transcript variant 1, non-coding RNA [NR_024431]
LOC1001323543.422083 NR_024478 Homo sapiens uncharacterized LOC100132354 (LOC100132354), non-coding RNA [NR_024478]
ITM2B3.385245 NM_021999 Homo sapiens integral membrane protein 2B (ITM2B)
ALDOC3.37901 NM_005165 Homo sapiens aldolase C, fructose-bisphosphate (ALDOC)
C15orf483.370889 NM_032413 Homo sapiens chromosome 15 open reading frame 48 (C15orf48)
表2 FOXQ1敲低后, 下调倍数最大的20个基因.
基因名称倍性变化mRNA编号描述
TCF24-7.699125 NM_001193502 Homo sapiens transcription factor 24 (TCF24)
MORN5-6.097624 NM_198469 Homo sapiens MORN repeat containing 5 (MORN5)
GRK1-5.3753 NM_002929 Homo sapiens G protein-coupled receptor kinase 1 (GRK1)
SPOCD1-4.863297 NM_144569 Homo sapiens SPOC domain containing 1 (SPOCD1)
GDF6-4.438107 NM_001001557 Homo sapiens growth differentiation factor 6 (GDF6)
SLC39A8-4.372665 NM_001135147 Homo sapiens solute carrier family 39 (zinc transporter), member 8 (SLC39A8)
FAM48B2-4.206 NM_001136233 Homo sapiens family with sequence similarity 48, member B2 (FAM48B2)
SERPINI1-3.898295 NM_005025 Homo sapiens serpin peptidase inhibitor, clade I (neuroserpin), member 1 (SERPINI1)
MYBPH-3.67658 NM_004997 Homo sapiens myosin binding protein H (MYBPH)
VPS53-3.553322 NM_001128159 Homo sapiens vacuolar protein sorting 53 homolog (S. cerevisiae) (VPS53)
C3-3.442721 NM_000064 Homo sapiens complement component 3 (C3)
--3.427454 - HSU45880 X-linked inhibitor of apotosis protein {Homo sapiens} (exp = -1; wgp = 0; cg = 0), partial (29%) [THC2703908]
ZNF879-3.426777 NM_001136116 Homo sapiens zinc finger protein 879 (ZNF879)
CCL20-3.145884 NM_004591 Homo sapiens chemokine (C-C motif) ligand 20 (CCL20)
FMR1NB-3.13995 NM_152578 Homo sapiens fragile X mental retardation 1 neighbor (FMR1NB)
GNN-3.113418 NR_027249 Homo sapiens Grp94 neighboring nucleotidase pseudogene (GNN), non-coding RNA [NR_027249]
LOC400568-3.076233 BC043554 Homo sapiens cDNA clone IMAGE:5176687. [BC043554]
DGCR14-3.033284 NM_022719 Homo sapiens DiGeorge syndrome critical region gene 14 (DGCR14)
S100A8-2.988219 NM_002964 Homo sapiens S100 calcium binding protein A8 (S100A8)
RN28S1-2.977916 NR_003287 Homo sapiens RNA, 28S ribosomal 1 (RN28S1), ribosomal RNA [NR_003287]
2.2 GO、Pathway分析

使用genespring软件, 以|FC|≥2作为基因表达量具有显著差异的依据, 对伴随着FOXQ1敲低上调255个基因进行GO分析, 共计参与155个BP分类(分子功能), 如氧含量反应、一元羧酸代谢、缺氧反应等; 31个CC分类(细胞组分), 如胞质囊泡、细胞质膜界囊泡、细胞膜结合囊泡等; 28个MF分类(生物学过程)如铁离子结合、氧化还原反应、双加氧酶活性等. 对伴随着FOXQ1敲低的176个基因, 共计参与326个BP分类, 如胚胎发育、外界刺激应答、机体调节控制; 15个CC分类, 如细胞外、细胞外基质、蛋白包涵体等; 28个MF分类, 如细胞因子、趋化因子、G蛋白结合受体等.

使用genespring软件和KEGG (Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes)数据库, 对结果进行Pathway分析(表3, 图1). 伴随着FOXQ1的下调, 上调基因群组分别涉及为凋亡、细胞因子-细胞因子受体、FoxO信号通路、造血细胞谱系、mTOR信号通路、胚胎背腹形成、PI3K-Akt信号通路、甲状腺激素合成等. 随着FOXQ1的下调, 下调基因群组分别涉及细胞因子-细胞因子受体、NOD模式受体信号通路、基底细胞瘤、核因子κB信号通路、TNF信号通路、癌症相关转录失调、趋化因子信号通路、补体途径、凋亡、癌症信号通路等. 据已知FOXQ1功能报道, FOXQ1和细胞因子-细胞因子受体相关, 而细胞因子-细胞因子受体在本芯片中, 变化极为明显, 证实了芯片的可靠性.

图1
图1 伴随FOXQ1敲低, 表达具有明显差异的基因pathway分析. A: 伴随FOXQ1敲低, 明显上调基因的pathway分析图; B: 伴随FOXQ1敲低, 下调基因的pathway分析图.
表3 伴随FOXQ1敲低, 表达具有明显差异的基因pathway分析表.
通路基因富集评分伪发现率
上调通路
凋亡通路 CASP10/IL1B/IL1R1/IL3RA/PRKACB2.5925 0.7182
细胞因子-细胞因子受体 ACVR2B/EGFR/IL1B/IL1R1/IL2RB/IL3RA/IL4/PDGFRB2.0017 1.0000
FoxO通路 CCNG2/EGFR/FBXO32/S1PR4/SGK21.8017 1.0000
造血相关 IL1B/IL1R1/IL3RA/IL41.7900 1.0000
mTOR通路 DDIT4/RICTOR/TSC11.5428 1.0000
背腹轴形成相关 EGFR/PIWIL31.5423 1.0000
PI3K-Akt通路 DDIT4/EGFR/IL2RB/IL3RA/IL4/PDGFRB/SGK2/TSC11.4303 1.0000
甲状腺激素合成相关 DUOX2/DUOXA2/PRKACB1.3422 1.0000
下调通路
细胞因子-细胞因子受体 CCL20/CXCL1/CXCL2/GDF6/IL17RA/IL8/LTB/TNF/TNFRSF11B/TPO4.8088 0.0022
点头样受体通路 CARD9/CXCL1/CXCL2/IL8/TNF4.3323 0.0044
基底细胞瘤相关 CTNNB1/GLI1/TP53/WNT163.2310 0.0275
核因子B通路 CXCL2/IL8/LTB/TNF2.4180 0.1192
肿瘤坏死因子通路 CCL20/CXCL1/CXCL2/TNF2.1262 0.2101
癌症转录失调相关 HIST1H3H/IL8/NR4A3/TP53/WNT162.0744 0.2152
趋化因子相关 CCL20/CXCL1/CXCL2/GRK1/IL81.9780 0.2463
补体、凝血相关 C3/PROC/SERPIND11.8955 0.2749
凋亡通路 PRKAR1B/TNF/TP531.6411 0.4281
肿瘤相关 CTNNB1/GLI1/IL8/TP53/TPM3/WNT161.5656 0.4776
2.3 芯片结果的qRT-PCR验证

根据pathway和GO分析, 选取与FOXQ1正相关7个基因EGFR、IL1B、IL1R1、Bag4、SULT1C、DDIT4、CCNG2, FOXQ1负相关6个基因, CXCL1、CXCL2、PFAS、HRASLS5、TNFSF11b、TNF. 以GADPH为内参进行qRT-PCR实验. 结果如表4. 在验证的13个基因中, 有11和芯片结果相吻合, 表明芯片结果可信度较高.

表4 使用qRT-PCR验证芯片正确性的结果.
相关性ShcontrolshFOXQ1
正相关
EGFR 1 1.313418
IL1B 1 1.81085
IL1R111 0.138536
Bag4 1 1.301339
SULT1C2 1 1.38831
DDIT4 1 9.849133
CCNG2 1 7.944722
负相关
FOXQ1 1 0.349492
CXCL1 1 0.232183
CXCL2 1 0.681442
PFAS11 5.388934
HRASLS5 1 0.622723
TNFRSF11B 1 0.946058
TNF 1 0.795536
1与芯片结果不符.
2.4 MicroRNA差异表达结果

经miRCURYTM Hy3TM/Hy5TM Power labeling kit(Exiqon)芯片检测DLD1-shcontrol和DLD1-shFOXQ1, 共计2075个microRNA, 并做4个重复, 使用Genepix统计结果. 伴随着FOXQ1的下调, 以|FC|≥2作为基因表达具有显著差异标准, 共计31个. microRNA上调, 12个microRNA下调部分结果如表5, 6.

表5 伴随FOXQ1下调, 上调倍数最大的10个microRNA.
microRNA名称倍比变化
hsa-miR-642b-3p 9.262590109
hsa-miR-550a-3-5p/ hsa-miR-550a-5p9.084437272
hsa-miR-320d 6.849982996
hsa-miR-195-5p 6.109836399
hsa-miR-4524b-5p 5.078783166
hsa-miR-4506 4.961078779
hsa-miR-4419a 4.827465547
hsa-miR-3175 4.816025478
hsa-miR-4784 4.408422585
hsa-miR-548ap-5p/ hsa-miR-548j-5p3.97387298
表6 伴随FOXQ1下调, 下调倍数最大的10个microRNA.
microRNA名称倍比变化
hsa-miR-5000-3p -5.260356627
hsa-miR-206 -2.877979004
hsa-miR-145-3p -2.773082367
hsa-miR-4796-5p -2.745003957
hsv1-miR-H8-5p -2.598690795
hsa-miR-19a-5p -2.425592891
hsa-miR-302e -2.311195074
hsa-let-7i-3p -2.296028082
hsa-miR-491-3p -2.265283812
hsa-miR-339-5p -2.161523974
3 讨论

本实验所选用的表达谱芯片为Whole Human Genome Oligo Microarray(4×44 K, Agilent Technologies)为美国安捷伦公司采用喷墨打印化学原位合成技术生产. 长寡核苷酸探针和非接触实验原理的应用, 大大地提高了检测的灵敏度. 此款芯片汇总目前所了解的人类全基因组序列信息, 代表了超过41000人类基因和转录本. 设计该产品所用的序列信息源于对RefSeq、Goldenpath、Ensembl和Unigene等知名数据库的深入研究, 并与人类基因组拼接进行比对绝大多数探针经过Agilent专利的实验验证程序的检验和优化. MicroRNA芯片为miRCURYTM Hy3TM/Hy5TM Power labeling kit(Exiqon)基于LNATM(锁核酸)专利技术, 具有特异性高, 灵敏度高, 无偏好序列的特点. 此两款芯片与常用的功能分类芯片相比, 涉及基因与microRNA更多, 更有助于全面解析FOXQ1基因的功能.

肿瘤的发生和发展, 主要涉及细胞的异常增殖、肿瘤促血管生成、基底膜突破形成转移灶等. 这些过程, 均和细胞因子及其受体的异常激活和自活化有关[7]. 本实验成功对FOXQ1相关的受体信号转导和转录调控网络进行了描绘. 经前人的研究发现FOXQ1对P21[8], E-cadherin[9]的调控; 本次实验中, 如FOXQ1对于炎症反应和前炎性凋亡有关的IL1b[9]的负向调控; FOXQ1对于参与促血管生成过程, 促进结肠癌、胃癌和前列腺癌的侵袭和转移能力的CXCL1基因的正向调控[10]. 证实了FOXQ1在多种癌症的发生发展尤其是在癌细胞的增殖、凋亡和EMT过程中的重要作用[11].

MicroRNA是一类细胞内源性的非编码小RNA, 大约由21-25个核苷酸组成, 在人体组织中广泛表达. 作为机体内固有的一种生理调控机制, microRNA通过负性调节靶基因的表达, 参与对增殖、分化、死亡等基本细胞过程的调控[12]. 本实验中, 伴随着FOXQ1下调而上调的hsa-miR-195-5p能够抑制Fra-1基因的表达. 而Fra-1基因与前列腺癌和胃癌, 结肠癌等密切相关[13]. 伴随着FOXQ1的下调而下调的hsa-miR-145-3p基因已经被证实, 和结肠癌的死亡率成负相关[14]. 更加佐证了FOXQ1在多种癌症尤其是结肠癌中的重要地位.

FOXQ1作为一类转录因子, 其作为抗肿瘤治疗靶点的优越性显而易见. 转录因子是一类维持细胞生命活动的关键调控因子[15], 通过识别并结合其下游靶基因的启动子区, 实现对下游众多靶基因表达的正向或负向调节. 因此, 将这些表达较为稳定、对诸多下游效应分子有共同调节作用的转录因子作为治疗靶点, 较之于抑制单一的效应分子或信号通路更为合理可行. 如作为乳腺癌治疗药物的紫杉醇[16], 白血病治疗药物的KP372-1[17]和格列卫[18], 骨肉瘤的盐屋霉素A、乳腺癌、前列腺癌、肾癌、卵巢癌和非小细胞肺癌等的治疗药物曲妥珠单抗、西妥昔单抗、拉帕替尼[19]和用于骨肉瘤的吉非替尼[20]等均是以FOX家族中的转录因子作为直接或间接的药物作用靶点. 因此对于FOXQ1等转录因子的机制研究, 不但在解释相关肿瘤的发生发展的基础研究中具有重要作用. 在临床相关应用上, 也具有重要意义.

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背景资料

FOXQ1基因从属于转录因子, 在多种癌症中高表达. 已经证实在上皮间质转化(epithelial tomesenchymal transition, EMT)和细胞周期等与癌症密切相关的生物学过程中, 发挥了重要的作用.

同行评议者

王成锋, 主任医师, 中国医学科学院肿瘤医院腹部肿瘤外科

研发前沿

近年来, 关于FOXQ1在肿瘤中的重要作用引发了广泛关注, 本实验组的前期研究证实FOXQ1与结肠癌的Dukes分期有密切关系, 但对于癌基因FOXQ1在癌症发生发展中的分子机制研究较少. 本实验的研究有助于为FOXQ1的致癌分子机制进行探究, 并结肠癌的基因靶向治疗提供新靶点、新思路.

相关报道

Esquela-Kerscher等经试验验证, FOXQ1直接激活了p21这个和结肠癌预后密切相关的基因.

创新盘点

本实验利用全基因组芯片, 首次研究了FOXQ1敲低前后, 全基因组水平上的蛋白转录本和microRNA表达水平的改变.

应用要点

本文成功实施并验证了高通量表达谱芯片, 为后续针对FOXQ1的下游靶基因及FOXQ1在影响结肠癌发生发展的分子机制指明了方向.

名词解释

基因芯片: 一种以基因碱基互补配对为基础, 利用固相载体技术等将大量特异性的探针固定在载体上, 然后与样本进行分子杂交, 对样本内大量基因表达差异进行检测的一种技术.

同行评价

本实验组的前期工作证明, FOXQ1是结肠癌发生发展中重要的癌基因, 但FOXQ1导致结肠癌发病的具体分子机制研究较少, 本文为后续的分子机制和临床试验指明了方向.

编辑:郭鹏 电编:闫晋利

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