1、研究背景
在现今生活中，有很多致癌物质暴露在空气中，例如化学致癌物质苯并[a]芘，前人利用啮齿动物研究这些致癌物质的致病机理，但结论在科研界和医学界有很大争议，除此之外，有毒物质对致癌的作用机理相关研究很少，为了明晰化学物质致癌过程的诱导机制，本文作者以人类的HeaG2细胞研究对象，利用高通量测序技术分析了BaP作用过程中的致癌作用机制。
2、研究流程
3、样本取材
人类肝癌细胞HepG2在含有化学致癌物质苯并[a]芘（benzo[a]pyrene，BaP，化学致癌物）的培养介质上培养6h、12h、18h、24h、36h和48h后取样(case)，在含有0.5%的DMSO的培养介质上培养的细胞为对照(control)，每份样本2个生物学重复。
4、研究技术
Illumina Hiseq2000对每份样本分别进行PE100的smallRNA测序和全转录组测序（去除rRNA方法），以Ensemblhumangenome(v73)为参考基因组进行后续数据分析。组间比较差异标准为FC≥1.5，FDR≤0.05。
5、研究过程
1)BaP处理对基因（miRNA、mRNA、circRNA）表达影响
24个样本的全转录组测序共计获得1.89billionReads（PE100），经过差异比较分析，6个时间点共获得1143个差异表达基因（mRNAs+ncRNAs），其中与BaP代谢、DNA损伤、致癌作用相关的基因上调表达（CYP1A1、ALDH3A1、AKR1B10等），而DNA修复基因下调表达（MGMT、RAD51B等）。同时发现163个差异表达的circRNAs。
24个样本的全转录组测序共计获得200millionReads（PE100），经过差异比较分析，6个时间点共发现16个差异表达的成熟体miRNA，其中包含6个miR-181家族和3个miR-19家族miRNA，这两个家族均与致癌相关。
表处理HepG2细胞后
不同时间点差异表达的miRNA、mRNA和circRNA统计
2)Timeseries分析
利用STEM分析方法对所有差异表达的miRNA、mRNA和circRNA进行时间序列变化分析，结果发现CYP1A1和miR-181a-1_3P随着时间变化一直下调表达，circRNA中未发现持续性变化的序列。
图处理HepG2细胞后
miR-181a-1_3P随着时间处理增加的变化趋势
3)mRNA-miRNA-circRNA的竞争性调控
由于miR-181a-1_3P特殊性，作者决定以其为研究对象，寻找在BaP作用下的调控机制，通过靶基因预测，发现14个差异表达mRNA具有miR-181a-1_3P的作用位点，这14个基因中毅然发现了MGMT基因。同时作者也发现了16个差异表达的circRNA具有miR-181a-1_3P的作用位点，并且通过数据分析，发现随着时间的变化，miR-181a-1_3P、MGMT和cirRNA具有一定的表达相关性，由此作者推测3者之间的作用关系：BaP作用下，超量表达miR-181a-1_3P，从而抑制MGMT的翻译，抑制DNA损伤修复，随着时间的增加，circRNA的表达量增加，竞争性的结合miR-181a-1_3P，从而释放MGMT（24h），一定程度上对DNA损伤进行修复。
图处理HepG2细胞后
miR-181a-1_3P靶基因MGMT随着处理时间增加的变化趋势
图处理HepG2细胞后
miR-181a-1_3P靶circRNA随着处理时间增加的变化趋势
图处理HepG2细胞过程中
miR-181a-1_3P、MGMT和circRNA的竞争性调控关系
6、结论
化学致癌物苯并[a]芘（BaP）作用时，可超量表达miR-181a-1_3P，进而抑制MGMT的翻译，抑制DNA损伤修复，随着时间的增加，circRNA的表达量增加，竞争性的结合miR-181a-1_3P，从而释放MGMT（24h），一定程度上对DNA损伤进行修复。
7、参考文献
CaimentF,GajS,ClaessenS,-throughputdata integrationofRNA-miRNA-circRNArevealsnovelinsightsintomechanismsofbenzo[a]eicAcidsResearch,2015,43(5):2525-2534.
