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背景:肝细胞肝癌(Hepatocellularcarcinoma,HCC)作为最常见的恶性肿瘤之一,在世界范围内具有相当高的发病率,并且相关调查报告显示,HCC致死率也非常之高,在所有恶性肿瘤相关死亡率中位居第四位。因此,发现和研究其特异性标志物和治疗靶点在肝癌综合治疗领域内一直非常迫切。基质金属蛋白酶28(Matrixmetalloproteinases28,MMP28)属于基质金属蛋白酶家族,在肿瘤以及组织器官的生长发育中起重要作用。尽管已报道MMP28可调节多种肿瘤进展,但其在HCC中的功能研究仍然有待阐述。本研究中,我们主要为了明确MMP28在HCC中的表达水平,明确MMP28是否能够影响HCC进展,揭示MMP28在HCC发生发展中的作用以及可能的调控机制。
方法:我们首先通过实时荧光定量PCR(qPCR)、蛋白质免疫印迹(WB)和免疫组织化学(IHC)的实验手段检测了MMP28在HCC患者的肝癌与癌旁组织中的表达水平,并且在公共数据库中加以佐证。结合IHC肝癌病理数据,我们对MMP28与各个临床相关病理因素和患者总体生存期进行统计学分析,然后基于分析结果尝试建立新的联合模型去预测HCC患者的预后风险,借助R语言平台检测该联合模型的有效性。另一方面,本研究也利用裸鼠以及肝癌细胞系的体内及体外实验对MMP28在肿瘤发展过程中的功能机制进行探究。基于前期统计分析结果,我们构建裸鼠肝癌细胞肺转移模型,并选择合适的细胞系,对目的细胞系中的MMP28基因进行过表达或者沉默处理,采用transwell实验量化目的细胞的迁移与侵袭能力,并通过qPCR与WB检测目的细胞中上皮—间质转化(Epithelial-mesenchymaltransition,EMT)相关标志分子的表达差异。通过对数据库进一步的统计分析与信号通路功能富集,我们对与MMP28功能相关的下游通路进行了探索,采用qPCR与WB在目的细胞中检测多条信号通路中关键分子的表达差异,确定MMP28信号级联网络中涉及的主要分子,并用CRISPR/Cas9基因编辑技术加以验证。
结果:我们发现,HCC中MMP28水平异常升高。IHC肝癌病理数据分析显示,MMP28与肿瘤大小,脉管侵犯,TNM分期以及患者总生存期显著相关,MMP28高表达提示患者总体生存时间较短。同时,多变量分析结果显示MMP28是评估肝癌患者预后的独立因素。另外,我们联合TNM分期系统与MMP28表达水平建立的新模型可有效提高肝癌患者预后评估的准确性。裸鼠肝癌细胞肺转移模型显示,尾静脉注射过表达MMP28肝癌细胞的实验组与对照组相比,裸鼠发生肿瘤细胞肺驻留的概率明显提高,且生存时间明显缩短。进一步的体外实验数据显示,MMP28通过提高锌指结构转录因子zincfingerE-boxbindinghomeobox(ZEB)同系物等表达水平促进肝癌细胞发生EMT,从而增强肝癌细胞的转移能力。此外,结合KEGG信号通路功能富集结果以及qPCR、WB检测结果,我们发现在目的细胞系中过表达或者沉默MMP28可以正向调控Notch3受体表达水平,通过构建与应用Notch3敲除质粒,确定Notch3信号传导对于MMP28在HCC中发挥促癌功能是至关重要的。
结论:本研究主要评估了MMP28作为肝癌标志物的潜力并探究了其在肝癌发生发展中的潜在作用机制。结果显示,MMP28通过Notch3信号通路促进肝癌细胞发生EMT,最终促使肝癌转移。我们的发现在某种程度上为肝细胞肝癌的诊断与治疗提供了新的思路。
方法:我们首先通过实时荧光定量PCR(qPCR)、蛋白质免疫印迹(WB)和免疫组织化学(IHC)的实验手段检测了MMP28在HCC患者的肝癌与癌旁组织中的表达水平,并且在公共数据库中加以佐证。结合IHC肝癌病理数据,我们对MMP28与各个临床相关病理因素和患者总体生存期进行统计学分析,然后基于分析结果尝试建立新的联合模型去预测HCC患者的预后风险,借助R语言平台检测该联合模型的有效性。另一方面,本研究也利用裸鼠以及肝癌细胞系的体内及体外实验对MMP28在肿瘤发展过程中的功能机制进行探究。基于前期统计分析结果,我们构建裸鼠肝癌细胞肺转移模型,并选择合适的细胞系,对目的细胞系中的MMP28基因进行过表达或者沉默处理,采用transwell实验量化目的细胞的迁移与侵袭能力,并通过qPCR与WB检测目的细胞中上皮—间质转化(Epithelial-mesenchymaltransition,EMT)相关标志分子的表达差异。通过对数据库进一步的统计分析与信号通路功能富集,我们对与MMP28功能相关的下游通路进行了探索,采用qPCR与WB在目的细胞中检测多条信号通路中关键分子的表达差异,确定MMP28信号级联网络中涉及的主要分子,并用CRISPR/Cas9基因编辑技术加以验证。
结果:我们发现,HCC中MMP28水平异常升高。IHC肝癌病理数据分析显示,MMP28与肿瘤大小,脉管侵犯,TNM分期以及患者总生存期显著相关,MMP28高表达提示患者总体生存时间较短。同时,多变量分析结果显示MMP28是评估肝癌患者预后的独立因素。另外,我们联合TNM分期系统与MMP28表达水平建立的新模型可有效提高肝癌患者预后评估的准确性。裸鼠肝癌细胞肺转移模型显示,尾静脉注射过表达MMP28肝癌细胞的实验组与对照组相比,裸鼠发生肿瘤细胞肺驻留的概率明显提高,且生存时间明显缩短。进一步的体外实验数据显示,MMP28通过提高锌指结构转录因子zincfingerE-boxbindinghomeobox(ZEB)同系物等表达水平促进肝癌细胞发生EMT,从而增强肝癌细胞的转移能力。此外,结合KEGG信号通路功能富集结果以及qPCR、WB检测结果,我们发现在目的细胞系中过表达或者沉默MMP28可以正向调控Notch3受体表达水平,通过构建与应用Notch3敲除质粒,确定Notch3信号传导对于MMP28在HCC中发挥促癌功能是至关重要的。
结论:本研究主要评估了MMP28作为肝癌标志物的潜力并探究了其在肝癌发生发展中的潜在作用机制。结果显示,MMP28通过Notch3信号通路促进肝癌细胞发生EMT,最终促使肝癌转移。我们的发现在某种程度上为肝细胞肝癌的诊断与治疗提供了新的思路。