长链非编码RNA甲基化与结直肠腺瘤及结直肠癌发生发展的分子流行病学研究

Colorectal cancer (CRC) is a leading cause of cancer deaths worldwide. The conventional model of CRC formation describes a stepwise normal-adenoma-cancer progression and considers colorectal adenoma (CA) as the principal preneoplastic lesions leading to CRC. DNA methylation of lncRNAs may play an important role in the development of CA/CRC by affecting the expression and biological function of lncRNAs. Therefore, in the current application, we propose to explore the associations between methylation of lncRNAs and CA/CRC development on the basis of Colorectal Adenoma Cohort and Colorectal Cancer Prognosis Follow-up Cohort through three main steps: bioinformatic search, the case-case-control study, and the histological analysis. In the bioinformatic search part, we plan to construct a genome-wide lncRNA CpG database containing all the CpG site that are located within lncRNAs using the most updated lncRNA databases, and select CpG site that are potentially related with CA/CRC on the basis of lncRNA expression profiling databases and lncRNA function prediction databases. Then we will perform a case-case-control study to explore the associations between these lncRNA methylation and CA/CRC risk. Furthermore, we will perform the histological analysis of selected lncRNAs by genotyping assay and qRT-PCR analysis.

结直肠癌是最常见的消化系统恶性肿瘤之一,绝大多数的结直肠癌起源于腺瘤，且具有较长的癌前病变过程。编码lncRNA的DNA序列上某些位点的甲基化水平（简称lncRNA甲基化）可能通过影响lncRNA的表达水平和生物学功能，从而与结直肠腺瘤及结直肠癌的发生发展相关联。本项目在业已建立的结直肠腺瘤研究队列和结直肠癌预后随访队列的基础上，拟采用最新的生物信息学方法，在基因组水平分析lncRNA甲基化位点的分布特征，筛选出与结直肠腺瘤及结直肠癌发生发展潜在相关的lncRNA CpG位点；通过“病例-病例-对照”研究设计方法探讨lncRNA甲基化与结直肠腺瘤及结直肠癌发病之间的关系；并在组织学水平探讨相关lncRNA甲基化水平与lncRNA表达水平之间的关系，以期阐明lncRNA甲基化与结直肠腺瘤及结直肠癌发生发展之间的关联，为建立包含分子事件和环境暴露的多因素结直肠癌发病风险评估模型奠定科学基础。

本项目通过联合应用生物信息学分析和目标基因甲基化水平、表达水平的组织学验证分析，对长链非编码RNA（lncRNA）对应编码基因的甲基化与结直肠癌发生发展的关系进行了系统研究。首先，基于850K甲基化芯片，通过生物信息学分析，描述了基因组lncRNA CpG位点的分布特征，建立了信息完备的基因组lncRNA CpG数据库（19574个lncRNA编码基因区域中的105336个CpG位点）；同时，结合结直肠癌组织甲基化芯片检测结果，建立了结直肠癌潜在相关的lncRNA CpG信息库（14840个lncRNA编码基因区域中的50199个CpG位点）；其次，基于组织水平，项目通过MassARRAY甲基化定量检测技术，完成了选定的10个目标lncRNA甲基化位点在48例结直肠癌病例（癌与癌旁组织）和12例结直肠腺瘤病例（腺瘤与腺瘤旁组织）中的I阶段小样本验证。而后完成了进一步选定的3个目标lncRNA甲基化位点在286例结直肠癌病例（癌与癌旁组织）和150例结直肠腺瘤病例（腺瘤与腺瘤旁组织）中的II阶段扩大样本验证，最终发现了包括DLX6-AS1，MEF2C-AS1和lnc-KSR2-2在内的3个与结直肠癌进展预后潜在相关lncRNA甲基化标志物；最后，项目通过荧光定量PCR技术，完成了目标lncRNA在75例结直肠癌病例（癌与癌旁组织）、79例结直肠腺瘤病例（腺瘤与腺瘤旁组织）中的组织表达水平验证分析，揭示了结直肠癌、结直肠腺瘤相关lncRNA甲基化水平与其对应lncRNA表达水平间的关系。通过以上研究，本项目系统探讨了lncRNA甲基化与结直肠癌进展预后间的关联，综合阐述了lncRNA甲基化作为结直肠癌进展预后生物标志物的潜在价值，为结直肠癌病因学、预后风险评价标志物的选择提供了依据，对结直肠癌的预防、早期诊断以及预后改善具有重要意义。