2. 南通大学附属医院肾内科, 南通 226001;
3. 南通市第六人民医院肾内科, 南通 226000
2. Department of Nephrology, Affiliated Hospital of Nantong University, Nantong 226001, Jiangsu, China;
3. Department of Nephrology, The Six People's Hospital of Nantong, Nantong 226000, Jiangsu, China
肾细胞癌(renal cell carcinoma,RCC)是起源于肾实质上皮系统的恶性肿瘤[1-2]。RCC在组织学上分为多种亚型,其中以透明细胞RCC最为常见[3-4]。RCC具有高复发率和高转移率等特点,给社会和患者家庭带来了巨大的负担[4]。RCC的治疗方法主要有手术、放疗和化疗,但多数患者起病隐匿、症状出现较晚,给治疗带来很大困难[5]。我国国家癌症中心发布的中国恶性肿瘤疾病负担报告显示,2022年我国有7.37万例新发RCC病例,有2.4万例患者因RCC死亡[6]。约30%的RCC患者在肿瘤切除后会发生远处转移,5年生存率低于20%[7-8]。因此,寻找RCC早期诊断和预后评估的分子指标是及早治疗、提高患者生存率的重要方法之一。
翻译控制肿瘤蛋白1(translationally-controlled tumor protein 1,TPT1)是一种高度保守的蛋白质,在多种人类肿瘤中异常表达,参与肿瘤细胞增殖、侵袭和凋亡的调控[9-11]。例如,miRNA-216a-5p通过靶向TPT1/哺乳动物雷帕霉素靶蛋白1轴抑制胰腺癌的进展[12];lncRNA TPT1-反义RNA1通过上调TPT1表达促进上皮性卵巢癌的发生[13]。然而,TPT1在RCC中的作用在很大程度上仍不清楚。
本研究探讨了TPT1在RCC组织中的表达水平及其临床意义,还通过功能缺失实验验证了TPT1在人RCC细胞中的生物学功能,旨在为RCC的诊断和治疗提供新的策略。
1 材料和方法 1.1 差异表达基因的筛选从基因表达综合数据库(Gene Expression Omnibus,GEO)下载微阵列数据集GSE15641(包括23例正常肾脏组织样本数据和32例RCC组织样本数据),用R 4.3.0软件的preprocessCore包和limma包分别进行数据标准化处理和去除批次效应。采用箱线图评估数据标准化情况,通过主成分分析(principal component analysis,PCA)方法评估数据批次效应情况。使用R 4.3.0软件的limma包分析TPT1的差异表达情况,筛选条件为P<0.05且|log2(FC)|>1(FC为差异倍数)。
1.2 RCC患者数据下载及分组从癌症基因组图谱(The Cancer Genome Atlas,TCGA;https://cancergenome.nih.gov/)数据库下载RCC患者的临床信息和TPT1表达数据,共获得522例RCC患者数据。按照TPT1表达中位数(1.495)将患者分为TPT1高表达组(TPT1表达水平≥1.495)和TPT1低表达组(TPT1表达水平<1.495),每组261例。采用在线工具OncoLnc(http://www.oncolnc.org/)进行数据分析。
1.3 实验试剂RCC细胞(人肾细胞腺癌细胞769-P、人肾透明细胞腺癌细胞786-O、人肾细胞腺癌细胞ACHN和人肾透明细胞癌皮肤转移细胞Caki-1)和人正常胚肾293细胞(HEK293)均购自美国ATCC。TPT1抑制剂(TPT1 siRNA-1、TPT1 siRNA-2)、siRNA阴性对照(negative control,NC)购自上海吉玛生物科技有限公司;转染试剂Lipofectamine® 2000、TRIzol试剂、MaximaTM SYBR Green qPCR预混液均购自美国ThermoFisher Scientific公司。RPMI 1640培养基(适用769-P、786-O细胞)、DMEM(适用ACHN、HEK293细胞)、McCoy’s 5a培养基(适用Caki-1细胞)、FBS及胰蛋白酶购自美国Gibco公司;青霉素-链霉素混合溶液购自美国Sigma公司;PrimeScriptTM反转录试剂盒购自大连宝生物工程有限公司;GAPDH、TPT1、Bcl-2、Bcl-2相关X蛋白(Bcl-2 associated X protein,Bax)和基质金属蛋白酶9(matrix metalloproteinase-9,MMP9)抗体及HRP标记的二抗均购自英国Abcam公司;CCK-8购自上海碧云天生物技术有限公司。
1.4 组织样本的获取取2013年9月至2022年1月在南通大学附属医院确诊并接受治疗的90例RCC患者的RCC组织及癌旁正常组织(距离肿瘤病灶2 cm),保存在-80 ℃备用。本研究通过南通大学附属医院伦理委员会审批(2022-K138-01)。
1.5 细胞培养和转染RCC细胞和HEK293细胞用含有10% FBS及100 U/mL青霉素-链霉素的培养基于37 ℃ 5% CO2恒温培养箱中培养,待细胞密度达约80%时用0.25%胰蛋白酶消化传代。将细胞接种于6孔板内,待细胞密度达50%~60%时更换成无血清培养基,分别将TPT1 siRNA-1、TPT1 siRNA-2和siRNA NC转染到细胞中,同时设置空白对照。TPT1 siRNA-1正义链序列为5’-UGUUCAAGGUCUAUCAGUGGA-3’,反义链序列为5’-CACUGAUAGACCUUGAACAAU-3’;TPT1 siRNA-2正义链序列为5’-AUUGUUCAAGGUCUAUCAGUG-3’,反义链序列为5’-CUGAUAGACCUUGAACAAUUU-3’;siRNA NC正义链序列为5’-GACUUCAUAAGGCGCAUGCUU-3’,反义链序列为5’-GCAUGCGCCUUAUGAAGUCUU-3’。
1.6 qPCR实验使用TRIzol试剂分别从RCC组织和细胞中提取总RNA,用PrimeScriptTM反转录试剂盒将RNA反转录为cDNA,以GAPDH作为内参,采用MaximaTM SYBR Green qPCR预混液进行PCR扩增。反应体系:2×qPCR预混液12.5 μL、7.5 μmol/L正义和反义引物各1.0 μL、cDNA 2.5 μL、ddH2O 8.0 μL。反应条件:95 ℃ 15 min;94 ℃ 15 s(变性)、55 ℃ 30 s(退火)、70 ℃ 30 s(延伸),共40个循环。TPT1正向引物序列为5’-AGCCACAGTGAGATGTTCTCT-3’,反向引物序列为5’-CAGCCCGTCTGCAATTTCCT-3’;GAPDH正向引物序列为5’-TGTGGGCATCAATGGATTTGG-3’,反向引物序列为5’-ACACCATGTATTCCGGGTCAAT-3’。采用2-∆∆Ct法进行半定量分析。
1.7 蛋白质印迹法分析细胞转染后,向每孔细胞中加入蛋白质裂解液提取总蛋白质,并经沸水煮10 min变性。蛋白质样品通过SDS-PAGE分离后转移至PVDF膜,用5%牛血清白蛋白溶液封闭2 h,用TBST洗PVDF膜3次后过夜孵育一抗(稀释比例均为1∶1 000),然后用TBST洗涤PVDF膜3次后室温孵育相应二抗(稀释比例均为1∶5 000)。于避光环境中进行ECL显影并拍照,利用ImageJ软件进行光密度分析,最终结果表示为目的蛋白质条带与内参条带的光密度比值。
1.8 CCK-8检测将转染后的细胞按照每孔1×104个的密度接种到96孔板中培养,在0、24、48、72 h时分别取样并加入CCK-8试剂,继续培养4 h,使用酶标仪测定波长450 nm处的光密度值。
1.9 划痕实验细胞常规培养至形成单层细胞,用灭菌的100 μL黄色Tip枪头划一条直线,形成无细胞生长区域(即划痕),并记录划痕区面积。随后将细胞置于恒温培养箱中培养,分别在0、24 h时用PBS洗去划落的细胞,于倒置显微镜下观察并拍照。
1.10 Transwell实验将100 μL的Matrigel稀释液均匀涂于Transwell包被小室底部基底膜,往小室外加入含10% FBS的培养基900 μL,每个小室内接种细胞数约为1×105个,常规培养24 h。取出Transwell小室,用PBS洗涤,加入4%多聚甲醛溶液固定。然后用结晶紫染液染色,在光学显微镜下观察、拍照,每组随机选取5个视野计数细胞。
1.11 统计学处理采用SPSS 20.0软件进行统计学分析。计量资料若呈正态分布以x±s表示,两组间比较采用独立样本t检验,多组间比较采用单因素方差分析;若呈偏态分布则以中位数表示,两组间比较采用Wilcoxon秩和检验。计数资料以例数和百分数表示,组间比较采用χ2检验。应用在线工具OncoLnc,采用ROC曲线分析TPT1在RCC诊断中的价值,采用Kaplan-Meier生存曲线分析TPT1在RCC预后预测中的价值。检验水准(α)为0.05。
2 结果 2.1 生物信息学分析差异表达基因分析结果表明,与正常肾脏组织相比,TPT1在RCC组织中表达上调(P<0.000 1,log2(FC)为5 438.821,图 1)。京都基因与基因组百科全书通路富集分析结果显示,TPT1在MAPK信号通路和神经活性配体-受体相互作用中显著富集。基因本体功能富集分析结果表明,TPT1在小分子分解代谢过程中显著富集。
2.2 TPT1在RCC组织中的表达及其与RCC患者临床病理特征的关系
对南通大学附属医院的90例RCC患者组织样本的qPCR检测结果显示,与癌旁正常组织相比,RCC组织中TPT1 mRNA表达增高(P<0.01,图 2A)。蛋白质印迹法检测结果显示,TPT1在RCC组织中的表达量为1.474±0.094,在癌旁正常组织中的表达量为0.910±0.088,差异有统计学意义(P<0.01,图 2B)。根据TPT1蛋白表达平均值将RCC患者分为TPT1高表达(TPT1蛋白表达水平≥1.474,39例)与低表达(<1.474,51例)组,采用χ2检验分析TPT1表达与RCC患者临床病理特征的关系,结果显示,TPT1表达水平与RCC患者年龄、性别、肿瘤分化程度无关,但TPT1表达水平低的RCC患者肿瘤大小及转移发生率均低于TPT1表达水平高的患者(P=0.048、0.017)。见表 1。
2.3 TPT1在RCC诊断及预后中的价值
对TCGA数据库中522例RCC患者的临床信息及TPT1表达情况进行ROC曲线分析,结果显示,TPT1对RCC具有较高的诊断价值(AUC=0.856 9,95% CI 0.804 5~0.909 3,P<0.001,图 3A)。采用Kaplan-Meier生存曲线分析TPT1在RCC中的预后价值,结果表明低TPT1表达组RCC患者的总生存期长于高TPT1表达组(P=0.018 4,图 3B)。
2.4 TPT1在RCC细胞中表达上调
qPCR检测结果显示,与HEK293相比,RCC细胞株769-P、786-O、ACHN和Caki-1细胞中TPT1 mRNA的表达均上调(P<0.05或P<0.01),见图 4。
2.5 TPT1 siRNA转染效率的验证
qPCR检测结果显示,空白对照组和siRNA NC组HEK293细胞中TPT1 mRNA表达差异无统计学意义(P>0.05);与siRNA NC组相比,HEK293细胞转染TPT1 siRNA-1和TPT1 siRNA-2后TPT1 mRNA表达均下调(P<0.05或P<0.01,图 5A),说明TPT1 siRNA-1和TPT1 siRNA-2均转染成功。两者相比TPT1 siRNA-2对TPT1表达的干扰效果更好,因此选择TPT1 siRNA-2进行后续实验。与siRNA NC组相比,将TPT1 siRNA-2转染到786-O和Caki-1细胞后TPT1 mRNA表达量分别降低(64.89±6.14)%、(63.90±5.41)%,差异均有统计学意义(P均<0.01)。蛋白质印迹法检测结果显示,TPT1 siRNA-2和siRNA NC组786-O细胞中TPT1蛋白的表达量分别为0.835±0.038和1.032±0.004,Caki-1细胞中TPT1蛋白的表达量分别为1.190±0.040和1.461±0.031,差异均有统计学意义(均P<0.01,图 5B)。
2.6 TPT1对RCC细胞增殖的影响
CCK-8实验结果显示,与siRNA NC组相比,在TPT1 siRNA-2转染48 h和72 h后786-O和Caki-1细胞的增殖活力均降低(均P<0.01,图 6),表明抑制TPT1表达能降低RCC细胞的增殖能力。
2.7 TPT1对RCC细胞迁移的影响
划痕实验结果显示,siRNA NC组786-O细胞在24 h后划痕面积缩小到原来的(26.52±1.98)%,TPT1 siRNA-2组划痕面积缩小到原来的(55.41±0.29)%;siRNA NC组Caki-1细胞在24 h后划痕面积缩小到原来的(56.72±5.28)%,TPT1 siRNA-2组划痕面积缩小到原来的(72.81±0.39)%。与siRNA NC组相比,转染TPT1 siRNA-2后786-O及Caki-1细胞的迁移能力均降低(P均<0.01)。见图 7。
2.8 TPT1对RCC细胞侵袭的影响
Transwell实验结果显示,TPT1 siRNA-2组786-O细胞的侵袭细胞数为(114±5)个,少于siRNA NC组的(417±4)个(P<0.01);TPT1 siRNA-2组Caki-1细胞的侵袭细胞数为(99±4)个,少于siRNA NC组的(412±3)个(P<0.01),表明转染TPT1 siRNA-2后786-O及Caki-1细胞的侵袭能力均降低。见图 8。
2.9 TPT1对RCC细胞中凋亡相关蛋白表达的影响
蛋白质印迹法检测结果显示,siRNA NC组786-O细胞Bcl-2、Bax、MMP9的表达量分别为0.998±0.002、0.402±0.019和1.339±0.054,TPT1 siRNA-2组分别为0.923±0.028、0.678±0.016和0.795±0.015;siRNA NC组Caki-1细胞Bcl-2、Bax、MMP9的表达量分别为1.230±0.044、0.288±0.014和0.842±0.022,TPT1 siRNA-2组分别为0.952±0.017、1.043±0.006和0.663±0.026。与siRNA NC组相比,转染TPT1 siRNA-2后786-O及Caki-1细胞中Bcl-2、MMP9蛋白表达均降低,而Bax蛋白表达均增加(P<0.05或P<0.01),说明抑制TPT1表达能增强RCC细胞的凋亡能力。见图 9。
3 讨论
RCC是全世界的重要公共卫生问题之一[14]。近年来,TPT1的临床价值得到了越来越多的关注,在一些肿瘤中TPT1过表达被认为是一个潜在预后因素[15-16],但人们对其在RCC进展中的作用仍然缺乏认识。
RCC的病因包括遗传改变、染色体不稳定性及生长因子通路激活等[1]。为了明确TPT1在RCC中的病理作用,本研究评估了TPT1在RCC组织和细胞中的表达情况。本研究结果显示在RCC组织中TPT1表达上调,TPT1表达水平低的RCC患者总生存期比TPT1表达水平高的RCC患者长,而且肿瘤大小和转移发生率均低于TPT1表达水平高的患者,说明TPT1可能在RCC中发挥促肿瘤作用。
本研究结果与以往在多种肿瘤中的研究结果一致,即TPT1表现为促肿瘤基因,如Sun等[17]报道TPT1在结直肠癌中能够促进肿瘤细胞增殖和细胞分裂,Zhu等[18]研究报道TPT1表达增强与宫颈癌进展相关。本研究结果显示,TPT1在RCC组织和细胞中表达上调,干扰TPT1表达可抑制RCC细胞的体外增殖、迁移和侵袭,并增强其凋亡,表明TPT1可能是RCC潜在的治疗靶点。
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