NEK2在食管鳞癌组织中的表达及作用机制的生物信息学分析

来源 :山东大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:LUOJIAJUN32
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背景:食管癌的发病频率位列消化系统肿瘤第六位。食管鳞癌是中国最常见的食管癌病理类型,虽然早期诊疗手段较先前有所进步,但总体而言食管癌的疗效及预后情况较差,因此非常有必要去探索新的食管鳞癌生物学靶点。顺铂是食管鳞癌的一线治疗药物,但实际临床应用中常出现耐药性而影响患者预后,传统观点认为顺铂通过介导肿瘤细胞的凋亡、自噬以及铁离子依赖性死亡来发挥抗肿瘤作用,近年来,研究者又发现顺铂可通过caspase3/GSDME途径焦亡,而这种新的细胞死亡方式为增强顺铂的敏感性及降低顺铂的耐药性提供了新的思路。中心体分离相关激酶2(NEK2)是NIMA 家族的重要组成部分。近些年来的许多研究表明NEK2的表达水平在肝癌和宫颈癌等许多肿瘤中升高,在肿瘤的发生和进展展中起到促进作用。然而,NEK2在食管鳞状细胞癌中的表达水平和潜在的生物学功能尚不清楚。目的:本研究旨在从生物信息学分析和临床样本研究NEK2表达情况与食管鳞状细胞癌患者临床预后的相关性,并从细胞水平进一步探索靶向NEK2对食管鳞癌细胞恶性生物学行为的影响及其具体作用机制。方法:(1)从 Gene Expression Omnibus(GEO)数据库中挑选 GSE20347,GSE100942,GSE53625三个数据集,使用R软件“limma”包进行差异分析,将P值<0.05,|log2(fold-change)|≥1作为截断值选取有意义的差异基因(DEGs);从TCGA数据库中选择TCGA-ESCA模块的counts数据,筛选出所有病理分型为squamous cell cancer和癌旁样本,利用R软件“DeSeq2”包进行差异分析,将P值<0.05,|log2(fold-change)|≥1作为截断值选取有意义的DEGs,以上4个数据集的DEGs取交集得到最终DEGs。(2)选择TCGA-ESCA模块的FPKM数据,筛选出所有病理分型为squamous cell cancer的样本,应用R软件“WGCNA”包分析基因共表达模块与T分期、N分期以及mRNAsi的相关性,找到相关性高的色块,挑出色块内部基因并与DEGs取交集。(3)应用“clusterprofiler”包对交集基因做GO,KEGG富集;应用string网站与cytoscape绘制PPI网络;应用Cytohubba插件的MCC模式找出Hub基因,最终在Hub基因中我们选择NEK2作为研究对象。(4)收集85例食管鳞癌患者的临床资料和石蜡组织切片,应用免疫组化检测食管鳞癌患者的NEK2表达情况,应用“survival”包分析NEK2的表达是否与ESCC病人预后相关。(5)通过慢病毒转染的方法对ESCC细胞系转染si-NEK2/NC。通过CCK-8实验,划痕实验,Transwell实验验证沉默NEK2对食管鳞癌细胞增殖、侵袭、迁移作用的影响,并使用蛋白免疫印迹法测AKT通路蛋白的变化。(6)分别向转染si-NEK2/NC的食管鳞癌细胞株中加入不同浓度的顺铂,应用细胞计数试剂盒(CCK-8)检测细胞抑制率,计算顺铂半数抑制浓度(IC50)。用Western-blot 检测凋亡相关蛋白 bcl-2,bax,cleaved-caspase 3,cleaved-PARP 以及焦亡相关蛋白GSDME的变化。结果:NEK2在食管鳞癌组织存在过表达,其表达情况与食管鳞癌患者的T分期、N分期、肿瘤干性指数及预后具有相关性。CCK-8实验、划痕实验及Transwell迁移及侵袭实验示沉默NEK2组的细胞增殖率、迁移及侵袭能力均较对照组显著降低,磷酸化AKTSer-473水平降低。沉默NEK2组较对照组的顺铂IC50显著降低,Western Blotting显示沉默NEK2组加入顺铂后,凋亡和焦亡相关蛋白表达水平较对照组显著提高,而过表达NEK2组与此效应相反。结论:NEK2在食管鳞癌中的高表达对食管鳞癌的进展起到促进作用,沉默NEK2能够通过抑制AKT信号通路的激活,从而抑制食管鳞癌细胞的增殖、迁移和侵袭能力,提升食管鳞癌细胞对顺铂的敏感性。因此,NEK2可能成为食管鳞癌潜在的治疗靶点。
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