细胞衰老相关基因遗传变异和miRNAs与头颈部鳞癌发病风险的研究

Head and neck squamous cell carcinoma (SCCHN) is a kind of cancer with high malignancy, and low survival rate. Cell senescence is a natural barrier of cells in the process of carcinogenesis. DNA damage, oxidative stress, oncogene activation can induce cell premature senescence to prevent from tumor. P16 INK4A /pRB/E2F signaling pathway mediates irreversible cell senescence and plays a key role in the initiating of senescence associated heterochromatin foci (SAHF) . MicroRNAs may be involved in cellular senescence and tumor development through regulating the p16INK4A/pRB/E2F signaling pathway genes expression. We want to integrate bioinformatics, molecular epidemiology, and functional method to explore the association between cell senescence related genes genetic variation and the risk of SCCHN in a case-control study, to investigate relationship between the level of miRNAs and target gene mRNA and protein expression, furtherly, and to validate the function of genetic variation and miRNAs by dual luciferase report gene experiment and the establishment of senescence model of head and neck cancer cell line induced by HRas-V12. Our study will provide new ideas and theoretical basis for screening of SCCHN in high-risk population, which are important to the formulation of strategies and measures of prevention and control of SCCHN.

头颈部鳞癌是一种恶性程度高生存率低的肿瘤。细胞衰老是细胞在癌变过程中的天然屏障，DNA损伤、氧化应激、癌基因激活作用下细胞可发生早熟衰老而阻止癌症的发生。p16INK4A/pRB/E2F信号通路介导不可逆细胞衰老，在衰老相关异染色质聚集（SAHF）的形成中起到了重要作用。miRNAs可通过调控该通路基因的表达而参与细胞衰老的形成与肿瘤发生发展有关。本项目拟将生物信息学、人群分子流行病学、功能学研究方法进行结合，开展细胞衰老相关基因遗传变异与头颈部鳞癌易感性的病例对照研究；探讨目标基因遗传变异及靶向相关miRNAs水平与目标基因mRNA和蛋白质表达及头颈部鳞癌的关系；进一步通过双荧光素酶报告基因实验和建立HRas-V12诱导头颈部癌细胞系衰老模型，进行遗传变异和miRNAs功能学验证。研究结果将为头颈部鳞癌高危人群的筛选提供新的思路和理论依据，对于头颈部鳞癌防制策略和措施的制定具有指导意义。

细胞衰老是细胞在癌变过程中的天然屏障，在DNA损伤、氧化应激、癌基因激活作用下细胞可发生早熟衰老而阻止癌症的发生。p16 INK4A/pRB/E2F信号通路在细胞衰老过程中发挥着重要作用，miRNAs可通过调控该通路基因的表达而参与细胞衰老的形成与肿瘤发生发展有关。本项目采用生物信息学方法预测了p16INK4A/pRB/E2F信号通路基因及相关的miRNAs的SNP位点，并通过二阶段病例对照研究策略筛选了与头颈部鳞癌易感性相关的遗传变异位点，结果表明该通路危险等位基因联合作用与头颈部鳞癌易感性有关，携带4-7，8-12个危险等位基因的人发生头颈部鳞癌的风险是携带1-3个危险等位基因的人的3.78，6.41倍，并具有剂量-效应关系(Ptrend <0.01)。其中与miR-125b-5p靶向相关的E2F2基因3’UTR端rs3820028 GG基因型较AA基因型与头颈部鳞癌的关联强度为OR=1.48(95%CI：1.06- 2.07)，且以隐性遗传模式为主。通过癌和癌旁组织miRNAs测序并结合TCGA数据库头颈部鳞癌miRNAs表达谱数据筛选出差异表达的6个miRNAs (miR-99a、miR-125b-2、miR-337、miR-410、let-7c和miR-654)，并构建头颈部麟癌预后模型，AUC为0.708(95% CI=0.616-0.785)，高风险miRNAs的患者预后不良(HR=2.380，95% CI = 1.361-4.303)。本研究建立了稳定转染细胞系，对miR-125b-5p、miR-410-3p采用功能学研究方法进行验证，证明miR-125b-5p、miR-410-3p影响p16 INK4A /pRB/E2F信号通路基因表达与细胞衰老有关，本研究通过基因与表观遗传调控相结合的研究思路筛选与鉴定了头颈部鳞癌有关的p16INK4A/pRB/E2F信号通路重要基因遗传变异和生物标志物，揭示头颈部鳞癌发生过程中与细胞衰老有关的分子机制，对于头颈部鳞癌防制策略和措施的制定具有指导意义。