KLF4调控TGF-β通路在卵巢癌中的作用及机制

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妇科生殖道肿瘤严重威胁到了女性的健康,卵巢癌是其中最常见之一,然而其死亡率却位居首位,五年生存率也低于其他妇科肿瘤。卵巢癌患者发现时多数已经处于晚期阶段,治疗难度大,究其原因在于早期的临床症状不明显,难以察觉,同时临床上也缺乏特异性较高的筛查标志物。目前,卵巢癌患者主要通过手术或者辅助化疗的手段进行治疗,具体的治疗由肿瘤的分期及患者的一般个体状况决定。然而,卵巢癌具有容易发生远处转移的特性,并且易发生耐药,而这些特点也是卵巢癌治疗难度大,死亡率居高不下的主要原因。卵巢癌的这些特点给临床的治疗带来了艰难的阻碍。为了解决这一临床巨大难题,通过实验探索卵巢癌的具体发病机制逐渐成为科学研究热点,同时进一步寻找潜在作用靶点也是实验研究不可或缺的一部分。Krüppel样因子4(Kruppel-like factor4,KLF4)是一种含锌指的多功能转录因子,它在许多细胞过程中发挥作用,例如细胞的生长、增殖和分化都与其密切相关。目前的多种研究表明,KLF4在多种癌症中表达异常,在包括胃癌、膀胱癌、大肠癌及肺癌中作为抑癌基因发挥作用。然而,KLF4在不同的癌症中作用不尽相同。同样在肺癌中,由于病理分型不同,KLF4的表达也存在差异。KLF4在小细胞肺癌中的表达与正常组织相比是明显升高的,而KLF4在非小细胞肺癌中则相反。KLF4作为抑癌基因亦或者癌基因在不同肿瘤中发挥作用,可能与相应的细胞环境密切相关。EMT是一个上皮细胞向间质细胞转化的过程,在这一过程中上皮细胞出现细胞极性和粘附力降低等表现。EMT参与大多数生物及病理过程,其中包括胚胎发育和肿瘤细胞的转移过程等。EMT的激活响应于各种信号通路,包括通过TGF-β、RTK信号通路等,其中TGF-β信号传导通路分为两条,包括SMAD介导和非SMAD介导途径。SMAD介导的途径是最经典之一,也是医学研究的热点通路。在TGF-β信号通路中,TGF-β作为一种参与调节细胞活动的细胞因子发挥作用,同时也是EMT的诱导因子。TGF-β信号通路通过SMAD/非SMAD通路参与EMT诱导的同时,也通过诱导其他信号通路直接影响EMT相关因子。目的(1)研究KLF4在卵巢癌中的表达及作用,探讨KLF4作为卵巢癌诊断及预后分子标志物的可能性。(2)探索KLF4调控TGF-β通路在卵巢癌中的作用机制。材料和方法1研究对象细胞株:SKOV3卵巢癌细胞系来自于美国国家癌症研究所。动物:Cg-Prkdcscid Il2rgtm1Wjl/Sz J(NSG)雌性免疫缺陷小鼠购自于美国杰克逊实验室。2研究方法(1)细胞的培养:取对数生长期细胞进行传代,细胞培养液的组成:100U/ml青霉素+100μg/ml链霉+含由10%FBS的达尔伯克(氏)改良伊格尔(氏)培养基(Dulbeccos Modified Eagle Medium,DMEM),在37℃、5%CO2的培养箱中进行细胞培养。(2)KLF4过表达细胞系的构建:培养细胞至汇合度为30%~40%,弃除原培养液后,将包装好的过表达KLF4病毒及空载体分别加入第一组及第二组,转染SKOV3细胞,第三组中加完全培养基,后用嘌呤霉素进行筛选,直至第三组细胞完全死亡。通过Western blot验证KLF4的表达。扩大培养稳定过表达KLF4的细胞,进行标记。(3)MTT实验:对KLF4过表达组和空白对照组的卵巢癌SKOV3细胞进行MTT实验,观察两组细胞的的增殖情况。(4)细胞的迁移和侵袭实验:通过Transwell实验对KLF4过表达组和空白对照组卵巢癌SKOV3细胞进行检测,观察两组细胞的的迁移和侵袭能力。(5)蛋白印迹法:提取KLF4过表达组及对照组卵巢癌SKOV3细胞中的蛋白质,检验细胞中EMT和TGF-β相关蛋白的表达情况。(6)动物实验:培养雌性免疫缺陷小鼠,并建立卵巢癌原位移植瘤模型,通过Xenogen动物成像系统实时观察卵巢肿瘤的发生、发展和转移情况。3统计分析实验数据采用Graph Pad Prism 7统计软件进行分析。先检测实验数据是否服从正态分布,若服从则用以均数±标准差来表示,采用独立样本t检验进行比较,如不服从正态分布,则以M(P25,P75)进行描述,使用非参数检验(Kruskal-Wal-lis检验)方法进行差异性分析。将α=0.05作为检验水准,P<0.05表示差异有统计学意义。结果(1)通过GEPIA数据库探究KLF4在33种常见的癌症中的表达情况,结果提示KLF4在绝大多数实体肿瘤中表达降低,包括乳腺浸润癌、宫颈癌、子宫内膜癌和卵巢癌等。仅在少数肿瘤中表达升高,例如胆管癌、胰腺癌、肉瘤及睾丸癌等。(2)通过GEPIA数据库,将卵巢癌组织与正常卵巢组织进行比较,KLF4表达降低;通过HPA数据库中的免疫组化数据,在转录水平与正常卵巢组织进行比较,KLF4在卵巢癌组织中的蛋白表达强度降低。(3)利用String在线网站构建KLF4可能存在的PPI网络图,得到了由11个点、45条边构成的PPI网络。其中与KLF4相互作用程度最高的基因包含有EP300、CEBPB、MYC、NANOG、LIN28A、POU5F1、SOX2及CTNNB1。(4)构建KLF4过表达卵巢癌SKOV3细胞系作为实验组,将导入了空白质粒的卵巢癌SKOV3细胞作为对照组(control)。通过MTT实验探究卵巢癌SKOV3细胞的增殖情况,实验结果表明KLF4过表达后明显抑制了卵巢癌SKOV3细胞的增殖能力。(5)通过细胞的迁移和侵袭实验,检测卵巢癌SKOV3细胞的迁移、侵袭能力的变化。结果显示KLF4抑制了卵巢癌细胞的迁移和侵袭能力。(6)通过western blot检测KLF4过表达组和对照组中细胞EMT相关蛋白(间质标志物N-cadherin、β-catenin及上皮标志物E-cadherin)的表达水平。结果提示,过表达KLF4抑制了EMT这一过程,进而抑制卵巢癌细胞侵袭、迁移及转移。(7)采用Western blot检测KLF4过表达组和对照组细胞中的P-SMAD2及Total-SMAD2/3的蛋白水平。结果显示KLF4可能通过抑制SMAD介导的TGF-β通路达到抑制卵巢癌细胞EMT的作用。(8)建立原位小鼠移植瘤模型。定期拍照,动物成像结果显示,KLF4过表达抑制了肿瘤的生长和转移。结论(1)KLF4作为抑癌基因能够抑制卵巢癌的增殖、迁移及侵袭。(2)KLF4可能通过调控SMAD介导的TGF-β通路抑制EMT发挥抑癌作用,有望成为卵巢癌诊断及治疗的新靶点。
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