基本信息
- 项目名称：
- MIR--663对鼻咽癌细胞增殖的分子调控机制
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”作品
- 小类：
- 生命科学
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 大量相关报道指出miRNA的异常表达会加速肿瘤的形成。 然而，miRNA的生物学功能和分子机制却依然还有许多未解之谜。在这篇文章中，我们发现鼻咽癌细胞中部分miRNA的表达上调， 于是我们猜想其中的miR-663在鼻咽癌细胞的分子病因中是否能起到重要作用，并采用如免疫组化和一系列分子生物学实验进行验证，成功地达到我们预期目标，这表明miR-663在未来肿瘤治疗中有重要的应用价值。
- 详细介绍：
- 越来越多的证据表明MicroRNA参与肿瘤的恶性转化进程。 大量相关报道指出miRNA的异常表达会加速肿瘤的形成。 然而，miRNA的生物学功能和分子机制却依然还有许多未解之谜。在这篇文章中，我们发现鼻咽癌细胞中部分miRNA的表达上调， 于是我们猜想其中的miR-663在鼻咽癌细胞即NPC(Nasopharyngeal Carcinoma Cell)的分子病因中是否能起到重要作用，并采用如免疫组化和一系列分子生物学实验进行验证，成功地达到我们预期目标，这表明miR-663在未来肿瘤治疗中有重要的应用价值。本次研究中的表达谱和功能研究表明，miR-663在肿瘤分子病因学中起着重要作用。同时我们首次发现了miR-663在鼻咽癌中有调控癌基因作用。通过探索，我们发现对细胞的miR-663表达的调节可以对控制细胞增殖能力的发现和探索则表明，它可作为一个治疗的候选目标和药物靶点。所以我们可以合理地进行预测，抑制miR-663的途径可以和其它抗癌疗法结合，作为一种新的鼻咽癌治疗方案的基础。这是在该研究领域中第一次猜想并探明了miR-663是如何影响鼻咽癌细胞的生长增殖，证明了其作用的分子机制，这将为后续的相关研究提供了新的平台，而且将在临床治疗和药物开发中发挥重要作用。最后的数据分析中，我们在大量文献支撑的基础上，设计算法，构建了数学预测模型，以便于之后的相关思路的突破。首先我们筛选与鼻咽癌相关的miRNA数据特征，确定相应的可靠指标，初步建立miRNA和疾病相关的网络联系，并作了三类拓扑参数的应用多元统计分析，即度，簇系数，最短路径条数，接着把贝叶斯后验概率的模型应用于拓扑参数分析上，以达到预测的目的。 在检验过程中，我们不仅对算法的有效性做了多次四倍交叉验证，并将真实的实验数据作为训练组，结果显示，在正确指数为0.65 的情况下，算法预测准确率能够达到 84%左右，从而有效地论证了该算法支撑的预测模型的正确性。同时，目前在预测肿瘤的发生和发展方面的论文甚少，于是我们大胆地提出能否通过跟踪miRNA影响肿瘤细胞分裂分化至肿瘤形成和发育的过程。 通过设计指标，如能够真实和近完全反映肿瘤生长状况的量化特征： 肿瘤的半径、质地、周长、面积、光滑性、紧密度、凹陷度、凹陷点数、对称度、断裂度等，利用学习向量量化LVQ（Learning Vector Quantization）神经网络，将输入的miRNA-663按照连接权系数矩阵的曲线进行拟合和跟踪，最终连续输出各时期肿瘤的形态发展和变化。 而且，考虑多变量的相互影响，我们增加了解耦控制算法PID（Proportion Integration Differentiation）来控制多变量系统，这样能够更好地控制此多输入多输出复杂耦合系统，控制量最终值接近目标值。
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作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 众所周知，鼻咽癌在广东省具有较高的发病率，因此又有广东癌之称，对人民身体健康造成了极大影响。而本作品阐述了miR-663对鼻咽癌细胞增殖的分子调控机制 ，揭示了miR-663在鼻咽癌发生发展中的作用，拓展了鼻咽癌发病机制的理论基础，同时为其药物治疗提供了新的靶点。在体外和在体实验结果均表明，降低了miR-663的表达量后，鼻咽癌细胞的增殖得到了明显的抑制。
科学性、先进性及独特之处
- 我们首次采用miRNA sponge技术来构建miR-663的sponge，并设置双重对照试验，充分证明其作用。本研究第一次探明了miR-663是如何影响鼻咽癌细胞的生长增殖，并证明了其作用的分子机制。
应用价值和现实意义
- 对细胞的miR-663抑制可以减少细胞增殖能力的发现和探索则表明，它可作为一个治疗的候选目标。所以我们可以基于合理性和逻辑性的预测，抑制miR-663的途径可以和其它抗癌疗法结合，作为一种新的鼻咽癌治疗方案的基础。这将为后续的相关研究提供了新的平台，而且对于临床治疗和药物开发将发挥重要作用。
学术论文摘要
- 越来越多的证据表明MicroRNA参与肿瘤的恶性转化进程。 大量相关报道指出miRNA的异常表达会加速肿瘤的形成。 然而，miRNA的生物学功能和分子机制却依然还有许多未解之谜。在这篇文章中，我们发现鼻咽癌细胞中miR-663的表达上调，另外，miR-663不仅在体外实验中促进NPC的增殖，并且在裸鼠实验中也提高肿瘤的生长能力。此外，我们的实验显示，miR-663通过调控细胞周期G1/S的转变来影响细胞周期的进程，且MiR-663 直接定位于p21基因，p21的沉默削弱了miR-663诱导的异常细胞周期，这些结果可以说明miR-663通过作用于p21基因这一靶点来调控细胞周期G1/S的转变。我们的数据证实了miR-663在细胞周期调控和NPC的分子病因中起到重要作用，而且体现了miR-663在未来肿瘤治疗中的应用价值。
获奖情况
- 2010年12月，学校总决赛， 该作品荣获校“2010年度挑战杯课外科技学术作品大赛”特等奖； 2011年4月，广东省总决赛， 该作品荣获广东省“2011年度挑战杯课外科技学术作品大赛”特等奖以及“践行规划纲要”贡献奖； 该作品已整合入正式论文中，正式论已被著名医学杂志“Oncogen”接收，即将正式发表。
鉴定结果
- 该作品系学生课外学术科技作品，符合要求
参考文献
- 现有技术检索目录包括：微阵列芯片技术；实时逆转录PCR技术；细胞增殖检测；裸鼠肿瘤发生学分析；细胞同步性分析；细胞周期分析；荧光素酶报告分析；蛋白质印迹实验；免疫组化；miRNA sponge 技术等等
同类课题研究水平概述
- 恶性肿瘤常常危害着人类健康和生命，鼻咽癌是其中的一种恶性肿瘤，它与EBV病毒感染的鼻咽凹处上皮细胞癌变有关。鼻咽癌在东南亚和北美都有很高的发生率，并呈现鲜明的人种差异。越来越多的证据表明，人类内生性的MicroRNA与鼻咽癌的形成和发展有关。P21被p53依赖和独立机制的快速增加序列所控制，通过生理和病理的因子，诸如p53家族、分化因子、生长因子、细胞因子和胁迫因子。在后翻译水平，p21主要通过磷酸化、定位和泛素化来进行调节。这里，我们将侧重miR-663在鼻咽癌形成中所扮演的角色以及具体作用机制，并提供miR-663能保护细胞增殖的顺利进行和通过定位于在鼻咽癌细胞中的p21来促进细胞周期G1/S期转换的证据。
