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背景结直肠癌(Colorectal cancer,CRC)作为全球最常见的恶性肿瘤,其发病率呈逐年上升趋势,给国家和社会带来沉重的经济负担。随着对结肠癌研究的不断深入,学者们发现对于合并有不良病理特征如外周神经侵犯(Perineural invasion,PNI)及合并粘液类型的结肠癌患者其预后较差。这种预后差异的分子机制尚未被完全阐明。本研究分别探讨结肠癌中合并有PNI和粘液腺癌的不良病理特征在蛋白层面的深入认识。方法(1)第一部分:采用尺寸排阻色谱及外泌体试剂盒提取法分别从健康对照组、PNI组结肠癌患者和非PNI组结肠癌患者(Non-PNI,NPNI)血清中分离细胞外囊泡(Extracellular vesicles,EVs),并对分离得到的细胞外囊泡进行鉴定。将细胞外囊泡分别刺激结直肠癌SW480和HCT116细胞系并进行增殖、侵袭、迁移等实验。利用主成分分析、韦恩图、聚类分析、GO(Gene ontology)富集分析、KEGG(Kyoto encyclopedia of genes and genomes)通路分析、构建蛋白-蛋白互作网络等方法对组学数据进行探索性研究,探索两组间差异蛋白,寻找生物标志物。我们为了进一步明确血清细胞外囊泡蛋白SFN及SAA1在结肠癌患者中的临床意义,对入组患者的血清细胞外囊泡中的SFN及SAA1进行ELISA单个样本蛋白表达定量检测。利用受试者工作曲线(Receiver operating characteristic curve,ROC)评估细胞外囊泡对诊断结肠癌合并有PNI的临床意义。我们对本研究入组的结肠癌患者进行生存随访,多因素风险回归模型分析细胞外囊泡蛋白SFN表达量对结肠癌预后的意义。(2)第二部分:采用串联质谱标记-蛋白质组学方法鉴定来自不同结肠位置和不同组织学类型(粘液/非粘液)的结肠癌组织中的差异表达蛋白,以揭示这些差异在蛋白水平上的潜在机制。本研究分别比较右半结肠粘液腺癌组织(Right-sided mucinous colon cancer RMC,RMC)和非粘液腺癌组织(Right-sided non-mucinous colon cancer,RNMC)的差异表达蛋白以及左半结肠粘液腺癌组织(Left-sided mucinous colon cancer,LMC)和非粘液腺癌组织(Left-sided non-mucinous colon cancer,LNMC)的差异表达蛋白。通过生物信息学手段对差异蛋白进行GO和KEGG富集分析。利用Cytoscape插件对蛋白-蛋白互作网络进行可视化。联合TCGA数据库验证核心基因的表达水平和其临床预后的相关性分析。结果(1)第一部分:本研究从结肠癌患者及健康志愿者血清中分离血清细胞外囊泡。表型实验显示PNI组患者血清细胞外囊泡可促进结肠肿瘤侵袭、迁移能力,但是对肿瘤细胞增殖无明显影响,且与NPNI组血清细胞外囊泡相比,来自PNI组血清细胞外囊泡显著促进肿瘤细胞转移。对蛋白质谱数据生物信息学分析发现PNI组与NPNI组血清细胞外囊泡的蛋白表达谱存在显著差异。差异表达蛋白(Differentially expressed proteins,DEPs)可富集到固有免疫应答、正向调控细胞生长。WB(Western blot)实验证实PNI组血清细胞外囊泡可能通过上调EMT通路相关蛋白诱导肿瘤细胞的上皮间质转化导致肿瘤转移。与NPNI组相比,PNI组患者血清细胞外囊泡中的SFN表达显著上调。细胞外囊泡SFN表达水平区分PNI组与NPNI组患者的AUC值是0.84。Cox比例风险预测模型提示血清细胞外囊泡中的SFN表达水平是结肠癌患者术后无病生存期的独立危险因素。(2)第二部分:不同肿瘤部位(左半结肠/右半结肠)和组织学类型(粘液/非粘液)的结肠癌蛋白质表达谱显著不同。在右半结肠中,GO分析结果显示粘液腺癌特异性差异蛋白主要富集在细胞外基质相关蛋白,且其中大部分蛋白发生表达上调,表明细胞外基质相关蛋白在右半粘液腺癌中发挥重要作用。KEGG通路分析显示差异蛋白主要富集在IL-17信号通路。在左半结肠中,粘液腺癌特异性差异蛋白GO分析主要富集在肾素-血管紧张素系统,提示肾素-血管紧张素系统的异常表达可能在左半粘液中导致肿瘤的进展。结论(1)第一部分:PNI组和NPNI组结肠癌患者的血清细胞外囊泡在蛋白表达谱及功能存在一定差异。PNI组结肠癌血清细胞外囊泡可能通过上调EMT相关蛋白促进肿瘤转移。血清细胞外囊泡中蛋白SFN在结肠癌中显著高表达,与结肠癌预后相关,有潜力成为结肠癌患者的诊断、预后预测标志物。(2)第二部分:在不同部位结肠癌中,粘液腺癌和非粘液腺癌其蛋白质谱表达存在显著差异。在右半结肠癌中,粘液腺癌的DEPs主要与ECM的重构、EMT过程相关。在左半结肠癌中,粘液腺癌与ACE2/Ang-(1-7)/MasR轴在介导肿瘤进展相关。这些结果表明不同亚型的结肠癌可能存在独特的转移和进展机制。