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研究背景:
细胞外金属基质蛋白酶诱导因子(EMMPRIN,又称为CD147)属于免疫球蛋白超家族成员,是一种单链跨膜糖蛋白。CD147在体内分布非常广泛。研究发现,CD147在正常细胞中不表达或仅有极低的表达,在肿瘤组织中,CD147表达常较高。目前CD147已在肺癌细胞、肝癌细胞、脑胶质瘤细胞、食道癌细胞、喉癌细胞、卵巢癌细胞、乳腺癌细胞等检测出来。但是,CD147在骨肉瘤中的表达及与临床病理的关系目前并不十分清楚,我们应用免疫组化方法检测CD147在骨肉瘤中的表达情况,并进一步分析其于临床病理指标的关系,以讨论其在骨肉瘤的诊断及预后中的作用。
肿瘤侵袭和转移是多步骤过程的结果,其中包括基底膜降解、基质渗透以及肿瘤细胞进出血管和对靶组织的侵袭。所有这些都要求由蛋白水解酶介导的基底膜组成成分和细胞外基质大分子的重塑。在这些水解酶中,基质金属蛋白酶(matrix metalloproteinase,MMP)由于其底物的广谱性而尤显其重要。活体观察显示,在大多数恶性肿瘤中MMP主要来源于间质细胞,尤其是成纤维细胞。成纤维细胞平时仅产生极少量的MMP,但肿瘤细胞的存在可刺激该细胞产生大量的MMP;这种刺激因子最近已被不同实验室证实,就是存在于肿瘤细胞表面的一种黏附分即CD147。在众多肿瘤中,成纤维细胞MMP的表达水平与CD147的表达相关,提示在肿瘤细胞和基质相互作用位点上,CD147对诱导MMP生成起关键性作用。另外,CD147具有诱导血管生成的潜能。Tang等的实验证明,CD147介导肿瘤和基质之间的相互作用,加速肿瘤血管的生成。体内实验显示,CD147的过度表达促进肿瘤-宿主细胞血管内皮生长因子(VEGF)和MMP的大量产生,加速肿瘤血管的生成和生长。因此,CD147、MMP、VEGF三者共同作用刺激肿瘤血管的生成,从而促进肿瘤转移。
骨肉瘤是青少年中最常见的恶性骨肿瘤,尽管由于化疗及外科技术的发展,死亡率大大降低,但是由于其恶性程度高及早期肺转移的特点,仍有大约30-40%患者在发病后3年内死亡。随着分子免疫学的发展及对肿瘤免疫的认识的深入,我们已经了解到基因在骨肉瘤的发生及发展中起着重要的作用。骨肉瘤中有许多癌基因(如mdm2、C-myc等)及抑癌基因(如p53、RB等)的异常表达,这为骨肉瘤反义基因治疗提供了靶向基因选择的理论基础。
RNA干扰(RNA interference,RNAi)技术是近年来发展起来的新技术,它利用双链RNA(double-stranded RNA)在细胞内经Dicer酶的识别、结合、酶切产生有活性的长度为21~23nt小干扰RNA(small interference RNA,siRNA),与目的基因mRNA结合并使之降解,从而抑制目的基因的表达。鉴于CD147与MMP、VEGF的作用关系,我们利用RNAi技术检测沉默CD147后骨肉瘤MG-63细胞生物学行为的变化,从而为骨肉瘤的基因治疗提供新的靶点。
目的:
第一部分:研究CD147基因在骨肉瘤中的表达及与临床病理指标的关系;第二部分:CD147siRNA腺病毒表达载体的构建及鉴定;第三部分:沉默基因CD147对骨肉瘤细胞MG-63生物学行为的影响。
方法:
第一部分:免疫组化SABC法检测CD147在55例骨肉瘤及20例骨巨细胞瘤标本的表达;统计学方法分析基因CD147的表达与临床病理指标的关系。第二部分:构建CD147基因腺病毒表达载体;RT-PCR检测干扰后48hCD147基因mRNA表达水平(设干扰组、空白对照组、阴性对照组);Western-blot检测干扰后48h CD147基因蛋白表达水平(同上)。第三部分:MTT法检测干扰后对MG-63细胞增殖的影响;Transwell体外侵袭实验检测干扰后MG-63细胞侵袭能力; MTT法检测Ad-CD147 siRNA感染对MG-63骨肉瘤细胞化疗敏感性的影响;ELISA法检测干扰后MG-63骨肉瘤细胞VEGF、MMP-2、MMP-9蛋白表达水平。
结果:
第一部分:我们的研究发现CD147在骨肉瘤中高表达,而在骨巨细胞瘤中主要表现为低表达,两者比较骨肉瘤明显呈现高表达,说明基因CD147与骨肉瘤密切相关。CD147的表达与Enneking分期有关说明了CD147与骨肉瘤的侵袭和转移有关。骨肉瘤的组织分型与CD147的表达无明显相关性,这说明不同组织类型的骨肉瘤都可以表达CD147。第二部分:荧光照片显示腺病毒感染骨肉瘤MG-63细胞成功;Western Blot及RT-PCR结果显示CD147表达明显被抑制。第三部分:细胞的增殖能力明显下降;RNAi封闭的骨肉瘤细胞自身分泌MMPs和VEGF的能力大为减弱,主要反映在MMPs和VEGF量的减少;在MMPs和VEGF分泌量减少的情况下,骨肉瘤细胞降解胶原和血管形成能力下降,侵袭力减弱,Ad-CD147-siRNA可以明显提高化疗药物敏感性。
结论:
第一部分:通过本研究的结果我们初步认为CD147在骨肉瘤中的表达对于骨肉瘤的侵袭和转移有一定的关系,对评估骨肉瘤的恶性程度和预后具有一定的参考价值。第二部分:Ad-CD147-siRNA表达载体的成功构建为我们下一步利用RNAi技术研究CD147基因在骨肉瘤中的生物学功能及骨肉瘤的基因治疗奠定了基础。第三部分:用Ad-CD147-siRNA阻断CD147基因的表达,有可能提供骨肉瘤基因治疗的新的靶点,是骨肉瘤治疗的一个新的方向。