Exosome内TRIM3在胃癌进展中的作用及机制

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目的:  分析及鉴定胃癌来源外泌体(exosome)的形态、直径大小及浓度,筛选其exosome内差异表达蛋白;明确差异表达蛋白 TRIM3在体内外实验中对胃癌细胞增殖和迁移的影响;探讨TRIM3通过exosome传递到胃癌细胞后如何影响其增殖和迁移能力;本研究旨在揭示TRIM3在胃癌诊断、发生发展中的作用及机制,为胃癌分子诊断与治疗提供新的指标和靶点。  方法:  (1)采用透射电子显微镜观察胃癌患者和健康者血清exosome,胃癌细胞和胃粘膜上皮细胞培养上清exosome形态、直径大小;通过Nanosight纳米颗粒分析仪对exosome的直径及浓度进行检测分析。  (2)应用高效液质联用质谱仪对胃癌患者和健康者血清exosome内蛋白进行检测分析,筛选出差异表达的蛋白;采用ELISA及Western blot方法对胃癌患者和健康者血清exosome内差异蛋白TRIM3进行验证;qRT-PCR及免疫组织化学方法检测胃癌组织及癌旁组织中差异蛋白 TRIM3的表达水平;qRT-PCR及Western blot方法检测胃癌细胞及其培养上清中差异蛋白TRIM3的表达水平。  (3)构建TRIM3表达载体、设计TRIM-siRNA干扰片段实现TRIM3的过表达/干扰;平板克隆形成实验观察TRIM3过表达/干扰对胃癌细胞增殖的影响及干细胞转录因子SOX2和OCT4的变化;Transwell实验观察TRIM3过表达/干扰对胃癌细胞迁移能力的影响及 EMT相关指标的变化;体内实验观察 TRIM3过表达/干扰对裸鼠皮下瘤增殖及增殖相关指标PCNA表达的影响,对腹腔转移瘤中瘤组织的数量及EMT相关指标表达的影响。  (4)使用CM-Dil染料对exosome进行染色与胃癌细胞共孵育,激光共聚焦显微镜及流式成像仪观察胃癌细胞对 exosome的内化;将 TRIM3过表达的exosome作用于胃癌细胞观察细胞增殖和迁移的变化,以及对干细胞转录因子SOX2、OCT4和EMT相关指标的影响;体内实验观察TRIM3过表达exosome作用的胃癌细胞对裸鼠皮下瘤及腹腔转移瘤形成能力的影响。  (5)生物信息学预测靶向TRIM3的miRNA,并使用qRT-PCR技术检测其在胃癌血清exosome及胃癌组织内的表达水平;寻找TRIM3参与的下游重要信号通路,明确其与信号通路中重要相关分子的关系。  结果:  (1)胃癌血清来源的exosome,具有典型的“碟状”或“杯状”形态,且浓度显著高于健康对照组,两组exosome的直径大小无差异;胃癌细胞培养上清exosome,具有典型的“碟状”或“杯状”形态,MGC-803、SGC-7901两株胃癌细胞培养上清来源exosome的浓度较GES-1来源的exosome高,具有统计学意义,两株细胞培养上清exosome的直径大小无差异。  (2)通过质谱分析发现,胃癌患者血清与健康者血清exosome内共存在243个差异表达的蛋白,共33个蛋白具有显著统计学意义,其中TRIM3表达差异显著;扩大样本量验证发现胃癌患者血清exosome内TRIM3的表达明显低于健康人;胃癌组织中TRIM3的表达水平也较癌旁组织低;胃癌细胞及其培养上清exosome内TRIM3的含量与胃粘膜上皮细胞相比显著降低。  (3)TRIM3过表达可以抑制胃癌细胞在体外的增殖和迁移,使干细胞转录因子表达减弱,抑制EMT发生;抑制胃癌细胞在体内的增殖和迁移,肿瘤大小、体积均小于对照组,且腹腔转移瘤的数量也明显较对照组少。TRIM3干扰可以增强胃癌细胞在体外的增殖和迁移能力,使干细胞转录因子表达上调,促进EMT发生;可以增强胃癌细胞在体内的增殖和迁移能力,肿瘤大小、体积均大于对照组,且腹腔转移瘤的数量也明显较对照组增多。  (4)TRIM3过表达的胃癌细胞可以通过exosome传递大量的TIRM3到靶细胞。50μg exosome作用胃癌细胞后,能抑制胃癌细胞的增殖、迁移能力,使干细胞转录因子表达下调,抑制 EMT发生,E-cadherin表达上调、N-cadherin和Vimentin表达下调;在体内的增殖和迁移能力减弱,肿瘤大小、体积均小于对照组,且腹腔转移瘤的数量也明显较对照组减少。  (5)生物信息学预测发现TRIM3为miRNA-20a的直接靶基因,并通过双荧光素酶报告基因实验确证。胃癌患者血清来源的exosome及胃癌组织内miRNA-20a呈高表达,且与TRIM3表达水平呈负相关。TRIM3的表达变化可以影响Wnt/β-catenin信号通路中的Wnt4和β-catenin分子的变化,TRIM3的表达下调可以使wnt4和β-catenin的表达增强。  结论:  胃癌患者血清 exosome的浓度及 exosome内容物与健康者有显著差异;血清exosome和exosome内TRIM3可能成为胃癌辅助诊断的新型标志物;exosome携载的TRIM3在胃癌的增殖和迁移中具有明显的作用,且与血清miRNA-20a呈负相关;TRIM3参与胃癌发生发展的机制与Wnt/β-catenin信号通路有关。本研究为胃癌的诊断与治疗提供了新的思路和依据。
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