鹰嘴豆芽素A通过下调ZEB1逆转上皮间充质转化和PD-L1过表达抑制结直肠癌进展的机制研究

来源 :苏州大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:jason19829413
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研究目的结直肠癌是最常见的消化系统恶性肿瘤之一,在全世界范围内,其发病率和死亡率在所有恶性肿瘤均排名第三。尽管针对结直肠癌的治疗手段不断进步,但进展期结直肠癌患者长期生存率和预后仍然较差。因此,探索结直肠癌的分子机制、鉴定新的治疗靶点并改善患者生存率一直是结直肠癌领域研究的目标。大量研究试图揭示结直肠癌发生、发展的分子机制,但至今为止尚未完全阐明。上皮细胞-间充质转化(epithelial-mesenchymal transition,EMT),是指上皮细胞通过特定程序转化为具有间质表型细胞的生物学过程,在胚胎发育、慢性炎症、组织重建、组织纤维化和恶性肿瘤进展等疾病中发挥了重要作用。更为重要的是,EMT过程在肿瘤的发生、发展中扮演了重要角色,且EMT过程可显著促进免疫逃避的发生。在过去的几十年内,越来越多的中药被发现具有抗炎和抑制肿瘤的能力,这可能为恶性肿瘤的治疗开辟崭新的前景。一大批研究相对成熟的中药单体逐渐走进临床前及临床应用。现有研究表明中药单体分子鹰嘴豆芽素A具有抗肿瘤、抗炎、抗菌、降血糖、抗氧化、神经保护等多种药理作用。尽管有大量关于中药单体分子对EMT过程调节的研究,但鹰嘴豆芽素A是否可作为结直肠癌EMT过程的抑制剂尚未有相关研究。本研究拟探讨鹰嘴豆芽素A能否通过调控EMT关键转录因子ZEB1进而影响结直肠癌的免疫状态和恶性生物学过程。研究方法(1)生物信息学分析:登录Xena Browser数据库网站下载TCGA数据库中的结直肠癌数据;通过单样本富集分析法(single-sample gene set enrichment analysis,ssGSEA)计算TCGA数据库中结直肠癌样本的EMT评分;利用ESTIMATE算法、免疫调节基因、免疫检查点、免疫细胞标志物、肿瘤浸润免疫细胞丰度、肿瘤免疫循环强度从多个角度描述免疫微环境特征;评估EMT得分与结直肠癌免疫微环境特征间的关系。(2)临床样本收集与免疫组化分析:结直肠癌组织芯片HColA160Bc01购于上海芯超生物科技有限公司,该组织芯片包含80例结直肠癌组织及其对应的癌旁组织;采用标准方法在HColA160Bc01芯片上进行免疫组化染色;使用Aperio数字病理切片扫描仪对染色后的组织芯片进行扫描;采用免疫反应性评分标准对80例结直肠癌样本及其对应的癌旁组织进行评分;评估结直肠癌中ZEB1与PD-L1表达的相关性。(3)细胞学实验:培养结直肠癌HCT116和SW620细胞并用于后续细胞学实验;转染针对ZEB1的siRNA和过表达质粒,检测ZEB1和PD-L1表达;在细胞培养基中添加鹰嘴豆芽素A或同时过表达ZEB1,检测ZEB1表达、EMT标志物表达、PD-L1表达;分别采用CCK8实验、划痕实验、Transwell实验检测细胞的增殖、迁移、侵袭能力。(4)动物实验:利用小鼠结肠癌MC38细胞和C57BL/6小鼠建立动物模型,分为对照组和鹰嘴豆芽素A治疗组,观察鹰嘴豆芽素A对MC38细胞生长的作用及对ZEB1和PD-L1表达的调控作用。研究结果第一部分:在TCGA数据集中EMT评分与ESTIMATE评分、免疫调节基因、免疫检查点、免疫细胞标志物、肿瘤浸润免疫细胞丰度、肿瘤免疫循环强度等均存在高度相关性;临床样本中ZEB1和PD-L1在结直肠癌组织中显著高表达,ZEB1与淋巴结转移状态、远处转移状态及TNM临床分期存在显著相关性,PD-L1与病理分级存在显著相关性,此外,ZEB1与PD-L1表达存在显著正相关;结直肠癌HCT116和SW620细胞中,敲减ZEB1,PD-L1在转录水平及蛋白水平均显著下调,而过表达ZEB1,PD-L1在转录水平及蛋白水平均显著上调。第二部分:鹰嘴豆芽素A在结直肠癌HCT116和SW620细胞中抑制ZEB1表达及核转位;鹰嘴豆芽素A体外抑制结直肠癌细胞的EMT过程;鹰嘴豆芽素A体外抑制结直肠癌细胞的增殖、迁移、侵袭;鹰嘴豆芽素A在体内抑制结直肠癌的生长且不影响C57BL/6小鼠的体重。第三部分:鹰嘴豆芽素A体外下调ZEB1介导的PD-L1表达;鹰嘴豆芽素A抑制C57BL/6小鼠皮下MC38移植瘤中ZEB1和PD-L1的表达。研究结论EMT过程的关键转录因子ZEB1正向调控结直肠癌细胞中PD-L1表达。中药单体鹰嘴豆芽素A通过下调ZEB1表达进而抑制结直肠癌的恶性进展及PD-L1表达。综上,本研究表明中药单体鹰嘴豆芽素A可作为结直肠癌治疗的候选药物并初步阐释了其分子机制。
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