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卵巢癌是女性生殖系统常见的三大恶性肿瘤之一,其死亡率在妇科恶性肿瘤中排首位。由于卵巢位于盆腔的深部,缺乏有效的早期诊断方法,高达85%的卵巢癌患者仅能在疾病晚期获得确诊。晚期卵巢癌的治疗首选手术,随后进行以铂类和紫杉醇为基础的化疗,但多数患者会在2至3年内复发,而且几乎所有复发性卵巢癌对再次化疗产生耐药,最终患者的中位无进展生存期为16~22个月,5年生存率仅为27%。尽管有众多的新型药物和治疗方法应用于临床,但晚期卵巢癌患者的生存率多年来几乎未得到明显的提高。
大量研究证实肿瘤的发生发展的生物学行为与干细胞的特点有许多相似之处,有学者由此提出肿瘤干细胞的假说。肿瘤干细胞被定义为在肿瘤组织中具有自我更新能力并能够无限增殖且具有强大致瘤能力的异质性肿瘤细胞亚群。肿瘤干细胞被认为是肿瘤发生,发展,复发,转移及耐药的关键所在。肿瘤干细胞已经在白血病及包括乳腺癌,胃癌,结肠癌,黑色素瘤等多种实体瘤中存在。研究卵巢癌干细胞样细胞对于深入认识卵巢癌的复发耐药的机制,从而提出相应的治疗策略具有重要的意义。
在我们前期的研究中,利用LC-MS/MS无标记定量蛋白质组学和生物学信息分析的方法分析了卵巢癌干细胞样细胞与其亲本细胞之间的基因表达差异,发现了Surfeit4(SURF4)在卵巢癌干细胞样细胞中高表达。已知,SURF4参与组成内质网和高尔基体转运的跨膜载体。最近有研究证实SURF4在肿瘤组织中高表达,且生存期明显低于SURF4低表达的肿瘤患者,而且过表达SURF4能够增强细胞增殖,迁移和体外锚定非依赖性生长的能力,并促进NIH3T3细胞(小鼠胚胎成纤维细胞)诱导小鼠肿瘤的生长。但迄今对其在肿瘤干细胞中的作用所知甚少。
在本研究中,我们首先观察在卵巢癌细胞成球过程和卵巢癌干细胞样细胞再分化过程中SURF4的表达变化,然后敲减SURF4表达,观察卵巢癌干细胞样细胞干性的改变。在此基础上,进一步通过RNA-sequencing,生物信息学分析以及相关的功能学试验,寻找和确定参与SURF4维持卵巢癌干细胞样细胞干性特征的下游信号分子。本研究旨在研究SURF4在维持卵巢癌干细胞样细胞干性特征中的作用及机制,为寻找可用于卵巢癌干细胞样细胞靶向治疗的潜在靶点提供证据。
第一部分SURF4对卵巢癌干细胞样细胞干性特征的作用
目的:
确定SURF4对卵巢癌干细胞样细胞干性特征的调控作用。
方法:
首先利用RT-PCR和WesternBlotting检测了无血清培养诱导卵巢癌细胞(3AO和A2780)成球过程和经血清诱导卵巢癌干细胞样细胞(3AO和A2780来源)分化过程中SURF4和干性相关标志物SOX2和c-MYC在RNA和蛋白水平的表达变化趋势;再用siRNA技术敲低SURF4的表达后,观察和检测卵巢癌干细胞样细胞干性特征的变化,通过流式细胞术检测CD44+CD24-细胞亚群和ALDH+细胞亚群的比例,WesternBlotting检测干性相关标志物SOX2和c-MYC的表达,无血清培养法检测细胞的自我更新成球的能力以及细胞活力实验检测细胞对化疗药物的敏感性的变化。
结果:
1SURF4和干性相关标志物SOX2和c-MYC在卵巢癌亲本细胞(3AO和A2780)成球过程中呈现逐渐增加的趋势。
2SURF4和干性相关标志物SOX2和c-MYC卵巢癌干细胞样细胞(3AO和A2780细胞来源)在经血清诱导的再分化过程中表达逐渐降低。
3敲降SURF4表达后,卵巢癌干细胞样细胞(3AO和A2780细胞来源)的干性减弱,表现为CD44+CD24-细胞亚群和ALDH+细胞亚群的比例均降低,干性相关标志物SOX2和c-MYC的表达降低,细胞的自我更新成球能力减弱,对化疗药物耐药能力降低。
结论:
1.SURF4在卵巢癌细胞诱导成球过程中表达升高,而在卵巢癌干细胞样细胞诱导分化过程中表达下降。
2.下调SURF4能降低卵巢癌干细胞样细胞干性相关标志物的表达和自我更新能力及对化疗药物的耐药能力,提示SURF4具有调控卵巢癌干细胞干性特征的能力。
第二部分BIRC3作为SURF4的下游分子参与调控卵巢癌干细胞样细胞的干性特征
目的:
筛选并验证参与SURF4调节卵巢癌干细胞样细胞干性特征的下游分子。
方法:
利用RNA-sequencing检测、生物学信息分析筛选SURF4敲减与否卵巢癌干细胞样细胞(3AO)差异表达基因,并利用RT-PCR及WesternBlotting确定候选下游基因。再通过流式细胞术检测CD44+CD24-细胞亚群和ALDH+细胞亚群的比例,WesternBlotting检测干性相关标志物SOX2和c-MYC的表达,无血清培养法检测细胞的自我更新成球的能力以及细胞活力实验检测细胞对化疗药物的敏感性确定候选基因在参与SURF4调控卵巢癌干细胞样细胞(3AO和A2780来源)干性特征中的作用。
结果:
1.与亲本细胞相比,在SURF4敲减的3AO来源的卵巢癌干细胞样细胞中存在的差异表达基因有233个,其中包括下调基因175个,上调基因58个,其中BIRC3表达上调显著。差异表达分子的功能主要体现在免疫和代谢,分泌等方面。
2.SURF4敲减后,卵巢癌干细胞样细胞(3AO和A2780来源)的BIRC3表达显著降低;而BIRC3表达降低和上调后,SURF4的表达均未发生变化。
3.BIRC3敲减后,卵巢癌干细胞样细胞(3AO和A2780来源)细胞干性特征减弱,表现为干性相关标志物SOX2及c-MYC表达下降,CD44+CD24-和ALDH+细胞亚群比例降低,自我更新成球能力变弱及对化疗药物的敏感性增强。
结论:
1.BIRC3正向调控卵巢癌干细胞样细胞干性特征。
2.BIRC3作为下游分子参与SURF4调控卵巢癌干细胞样细胞的干性特征。
大量研究证实肿瘤的发生发展的生物学行为与干细胞的特点有许多相似之处,有学者由此提出肿瘤干细胞的假说。肿瘤干细胞被定义为在肿瘤组织中具有自我更新能力并能够无限增殖且具有强大致瘤能力的异质性肿瘤细胞亚群。肿瘤干细胞被认为是肿瘤发生,发展,复发,转移及耐药的关键所在。肿瘤干细胞已经在白血病及包括乳腺癌,胃癌,结肠癌,黑色素瘤等多种实体瘤中存在。研究卵巢癌干细胞样细胞对于深入认识卵巢癌的复发耐药的机制,从而提出相应的治疗策略具有重要的意义。
在我们前期的研究中,利用LC-MS/MS无标记定量蛋白质组学和生物学信息分析的方法分析了卵巢癌干细胞样细胞与其亲本细胞之间的基因表达差异,发现了Surfeit4(SURF4)在卵巢癌干细胞样细胞中高表达。已知,SURF4参与组成内质网和高尔基体转运的跨膜载体。最近有研究证实SURF4在肿瘤组织中高表达,且生存期明显低于SURF4低表达的肿瘤患者,而且过表达SURF4能够增强细胞增殖,迁移和体外锚定非依赖性生长的能力,并促进NIH3T3细胞(小鼠胚胎成纤维细胞)诱导小鼠肿瘤的生长。但迄今对其在肿瘤干细胞中的作用所知甚少。
在本研究中,我们首先观察在卵巢癌细胞成球过程和卵巢癌干细胞样细胞再分化过程中SURF4的表达变化,然后敲减SURF4表达,观察卵巢癌干细胞样细胞干性的改变。在此基础上,进一步通过RNA-sequencing,生物信息学分析以及相关的功能学试验,寻找和确定参与SURF4维持卵巢癌干细胞样细胞干性特征的下游信号分子。本研究旨在研究SURF4在维持卵巢癌干细胞样细胞干性特征中的作用及机制,为寻找可用于卵巢癌干细胞样细胞靶向治疗的潜在靶点提供证据。
第一部分SURF4对卵巢癌干细胞样细胞干性特征的作用
目的:
确定SURF4对卵巢癌干细胞样细胞干性特征的调控作用。
方法:
首先利用RT-PCR和WesternBlotting检测了无血清培养诱导卵巢癌细胞(3AO和A2780)成球过程和经血清诱导卵巢癌干细胞样细胞(3AO和A2780来源)分化过程中SURF4和干性相关标志物SOX2和c-MYC在RNA和蛋白水平的表达变化趋势;再用siRNA技术敲低SURF4的表达后,观察和检测卵巢癌干细胞样细胞干性特征的变化,通过流式细胞术检测CD44+CD24-细胞亚群和ALDH+细胞亚群的比例,WesternBlotting检测干性相关标志物SOX2和c-MYC的表达,无血清培养法检测细胞的自我更新成球的能力以及细胞活力实验检测细胞对化疗药物的敏感性的变化。
结果:
1SURF4和干性相关标志物SOX2和c-MYC在卵巢癌亲本细胞(3AO和A2780)成球过程中呈现逐渐增加的趋势。
2SURF4和干性相关标志物SOX2和c-MYC卵巢癌干细胞样细胞(3AO和A2780细胞来源)在经血清诱导的再分化过程中表达逐渐降低。
3敲降SURF4表达后,卵巢癌干细胞样细胞(3AO和A2780细胞来源)的干性减弱,表现为CD44+CD24-细胞亚群和ALDH+细胞亚群的比例均降低,干性相关标志物SOX2和c-MYC的表达降低,细胞的自我更新成球能力减弱,对化疗药物耐药能力降低。
结论:
1.SURF4在卵巢癌细胞诱导成球过程中表达升高,而在卵巢癌干细胞样细胞诱导分化过程中表达下降。
2.下调SURF4能降低卵巢癌干细胞样细胞干性相关标志物的表达和自我更新能力及对化疗药物的耐药能力,提示SURF4具有调控卵巢癌干细胞干性特征的能力。
第二部分BIRC3作为SURF4的下游分子参与调控卵巢癌干细胞样细胞的干性特征
目的:
筛选并验证参与SURF4调节卵巢癌干细胞样细胞干性特征的下游分子。
方法:
利用RNA-sequencing检测、生物学信息分析筛选SURF4敲减与否卵巢癌干细胞样细胞(3AO)差异表达基因,并利用RT-PCR及WesternBlotting确定候选下游基因。再通过流式细胞术检测CD44+CD24-细胞亚群和ALDH+细胞亚群的比例,WesternBlotting检测干性相关标志物SOX2和c-MYC的表达,无血清培养法检测细胞的自我更新成球的能力以及细胞活力实验检测细胞对化疗药物的敏感性确定候选基因在参与SURF4调控卵巢癌干细胞样细胞(3AO和A2780来源)干性特征中的作用。
结果:
1.与亲本细胞相比,在SURF4敲减的3AO来源的卵巢癌干细胞样细胞中存在的差异表达基因有233个,其中包括下调基因175个,上调基因58个,其中BIRC3表达上调显著。差异表达分子的功能主要体现在免疫和代谢,分泌等方面。
2.SURF4敲减后,卵巢癌干细胞样细胞(3AO和A2780来源)的BIRC3表达显著降低;而BIRC3表达降低和上调后,SURF4的表达均未发生变化。
3.BIRC3敲减后,卵巢癌干细胞样细胞(3AO和A2780来源)细胞干性特征减弱,表现为干性相关标志物SOX2及c-MYC表达下降,CD44+CD24-和ALDH+细胞亚群比例降低,自我更新成球能力变弱及对化疗药物的敏感性增强。
结论:
1.BIRC3正向调控卵巢癌干细胞样细胞干性特征。
2.BIRC3作为下游分子参与SURF4调控卵巢癌干细胞样细胞的干性特征。