林鳳娟,葛瀟瀟*,吳崢,唐文博,林瑩,李進(jìn)
我國(guó)胃癌的發(fā)病及死亡病例數(shù)超過世界胃癌總數(shù)的一半,是造成我國(guó)癌癥死亡的第二大原因[1]。胃癌起病隱匿,早期診斷率低,約一半的患者就診時(shí)已是晚期。藥物治療是晚期胃癌的主要治療方式,但其療效有限,多數(shù)患者生存期僅一年左右[2]。探索促進(jìn)胃癌發(fā)展的分子機(jī)制可能為其臨床治療提供新的靶點(diǎn)。
MPZL1(myelin protein zero like 1),又稱為PZR(protein zero-related),是屬于Ig-Ⅴ型免疫受體家族的一種細(xì)胞膜糖蛋白,最早報(bào)道于1998年[3]。在小鼠體內(nèi)的相關(guān)研究發(fā)現(xiàn),MPZL1同源蛋白在胚胎成纖維細(xì)胞中持續(xù)表達(dá),可在纖連蛋白的誘導(dǎo)下,增強(qiáng)細(xì)胞遷移能力[4-5];在牛體內(nèi),同源蛋白在髓鞘形成以及維持其形態(tài)中發(fā)揮作用,配體尚不清楚,可能與細(xì)胞黏附相關(guān)信號(hào)通路有關(guān)[6]。早期研究報(bào)道MPZL1在人體多個(gè)系統(tǒng)組織中有所分布,可能在細(xì)胞增殖、分化、運(yùn)動(dòng)等方面發(fā)揮重要作用。近年來,有學(xué)者發(fā)現(xiàn),MPZL1在肝細(xì)胞肝癌中高表達(dá)[7],能夠促進(jìn)結(jié)直腸癌轉(zhuǎn)移[8],但是在胃癌中的作用還未見報(bào)道。因此,本研究通過在線數(shù)據(jù)庫分析MPZL1與胃癌患者預(yù)后的關(guān)系,觀察MPZL1對(duì)胃癌細(xì)胞增殖、克隆形成的影響,并探討其機(jī)制,從而為胃癌治療新靶點(diǎn)的探索提供理論基礎(chǔ)及實(shí)驗(yàn)依據(jù)。
DMEM培養(yǎng)基、RPMI 1640培養(yǎng)液和胎牛血清均購(gòu)自美國(guó)Gibco公司;MPZL1抗體、Vinculin抗體和HRP-標(biāo)記二抗等均購(gòu)自美國(guó)Abcam公司,MPZL1過表達(dá)及敲減慢病毒購(gòu)自漢尹生物科技(上海)有限公司。RIPA裂解液、蛋白提取試劑盒和BCA蛋白定量試劑盒均購(gòu)自上海碧云天生物技術(shù)研究所;RNA反轉(zhuǎn)錄試劑盒和實(shí)時(shí)熒光定量PCR試劑盒購(gòu)自日本TaKaRa公司;Lipofectamine 3000購(gòu)自美國(guó)Invitrogen公司;CCK-8試劑盒購(gòu)自日本同仁公司;熒光定量PCR儀和凝膠成像系統(tǒng)購(gòu)自美國(guó)Bio-Rad公司;相機(jī)購(gòu)自日本Canon公司;熒光倒置顯微鏡購(gòu)自日本Olympus公司。
1.2.1 利用GEPIA數(shù)據(jù)庫挖掘MPZL1在多種腫瘤中的表達(dá)情況 運(yùn)用GEPIA數(shù)據(jù)庫研究MPZL1在多種腫瘤中的表達(dá)趨勢(shì),以及在胃癌患者中的表達(dá)水平。GEPIA數(shù)據(jù)庫是用于分析來自癌癥基因組圖譜(The Cancer Genome Atlas,TCGA)和基因型-組織表達(dá)(Genotype-Tissue Expression,GTEx)項(xiàng)目的9 736種腫瘤和8 587個(gè)正常樣本的RNA測(cè)序表達(dá)數(shù)據(jù)[9]。
1.2.2 利用UALCAN數(shù)據(jù)庫進(jìn)行MPZL1的mRNA水平在胃癌與正常胃組織表達(dá)差異性的分析 采用UALCAN數(shù)據(jù)庫分析MPZL1的mRNA水平在胃癌與正常胃組織中表達(dá)的差異性。UALCAN數(shù)據(jù)庫擁有多種癌癥類型的TCGA RNA-seq和臨床數(shù)據(jù),可以在各亞組腫瘤和正常組織樣本中,查詢某個(gè)或某些基因的相對(duì)表達(dá)臨床病理資料以及對(duì)腫瘤患者生存時(shí)間的影響[10]。
1.2.3 利用KM Plotter和UALCAN數(shù)據(jù)庫進(jìn)行MPZL1的表達(dá)與胃癌患者總生存時(shí)間關(guān)系的分析 利用KM Plotter和UALCAN數(shù)據(jù)庫[11]的GC數(shù)據(jù)集進(jìn)行生存分析。KM Plotter數(shù)據(jù)庫依據(jù)MPZL1的表達(dá)量中位值,將胃癌患者分為高表達(dá)組和低表達(dá)組,UALCAN數(shù)據(jù)庫依據(jù)MPZL1的表達(dá)第三四分位數(shù)將胃癌患者分為高表達(dá)組和低表達(dá)組;通過計(jì)算Log rankP值和HR、95%區(qū)間來估算總體生存期,以P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。
1.2.4 構(gòu)建MPZL1過表達(dá)及敲減的穩(wěn)轉(zhuǎn)細(xì)胞株 將慢病毒按比例加入待感染的胃癌細(xì)胞中,感染48 h后,加入最適濃度的嘌呤霉素(Puromycin)進(jìn)行藥物篩選,獲得抗性克隆并擴(kuò)大培養(yǎng),Puromycin維持10~14天,構(gòu)建穩(wěn)定感染細(xì)胞株。
1.2.5 實(shí)時(shí)熒光定量PCR法檢測(cè) 25 μl反應(yīng)體系中包括上下游引物各0.5 μl、2×Mix 12.5 μl(含反應(yīng)緩沖液、dN TP、MgCl2、SYBRGreen、TaqDNA polymerase)、滅菌MQ水11 μl、cDNA 1 μl。PCR反應(yīng)體系如下:10×緩沖液25 μl,25 mmol/L MgCl21.5 μl,dNTP(10 mmol/L)0.5 μl,基因上下游引物各0.5 μl,Taq DNA聚合酶25 u,RT反應(yīng)產(chǎn)物1.5 μl,滅菌MQ水加至25 μl;PCR反應(yīng)條件:95℃30 s,60℃ 30 s,72℃ 45 s,共30個(gè)循環(huán),經(jīng)預(yù)實(shí)驗(yàn)確認(rèn)處于指數(shù)擴(kuò)增期。GAPDH和MPZL1的讀靶溫度為82℃,將監(jiān)測(cè)臨界點(diǎn)設(shè)在PCR擴(kuò)增過程中,熒光信號(hào)由本底進(jìn)入指數(shù)擴(kuò)增階段的拐點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的循環(huán)數(shù)(Ct)作為模板初始濃度的間接指標(biāo)。在擴(kuò)增效率達(dá)95%~105%時(shí),使用2-ΔΔCt法(Ct代表循環(huán)閾值)計(jì)算相對(duì)定量比值。GAPDH引物序列為:上游:5’-GCACCGTCAAGGCTGAGAAC-3’,下游:5’-TGGTGAAGACGCCAGTGGA-3’;MPZL1引物序列為:上游:5’-TGTTTCCAGTTTGGGTAG-3’,下游:5’-TGAGATCCAGAAGGCAGA-3’。
1.2.6 Western blot法檢測(cè)蛋白表達(dá) 細(xì)胞收集后加入RIPA裂解液常規(guī)方法提取細(xì)胞的總蛋白,BCA法測(cè)定蛋白濃度。取30~50 μg蛋白質(zhì),行10%~15%SDS-PAGE電泳。電泳完畢后,4℃、100 V電轉(zhuǎn)移100 min至0.45 μm PVDF膜上。PVDF膜用含5%~10%脫脂奶粉的TBST室溫封閉1 h后,加入一抗4℃孵育過夜,洗膜后,加入二抗室溫孵育1.5 h,洗膜后,加入顯色曝光液常規(guī)顯像。
1.2.7 CCK-8法檢測(cè)細(xì)胞增殖 胃癌細(xì)胞株使用含10%FBS的培養(yǎng)基;取2 000個(gè)/孔(每孔100 μl)的濃度將處于對(duì)數(shù)期的細(xì)胞接種到96孔板,每孔設(shè)3個(gè)對(duì)照;待細(xì)胞貼壁后,加入10 μl CCK-8,溫育2 h;用自動(dòng)酶標(biāo)儀在450 nm波長(zhǎng)處,測(cè)定各孔的OD值。連測(cè)4 d,最后取各樣本的平均值進(jìn)行比較。
1.2.8 平板克隆形成實(shí)驗(yàn) 將胃癌細(xì)胞株常規(guī)消化重懸為細(xì)胞懸液,密度調(diào)整至每毫升250個(gè);在6孔板中,每孔加入2 ml上述密度的細(xì)胞,每種細(xì)胞設(shè)置3個(gè)平行孔;放入37℃培養(yǎng)箱中培養(yǎng)10~14天,3~5天更換一次新鮮培養(yǎng)基。每孔加入4%多聚甲醛30 min,然后用1.0%~1.5%結(jié)晶紫染色10~20 min,洗滌晾干后拍照并計(jì)數(shù),獨(dú)立實(shí)驗(yàn)重復(fù)3次。
1.2.9 流式細(xì)胞術(shù)檢測(cè)細(xì)胞凋亡 將胃癌細(xì)胞株常規(guī)消化重懸為細(xì)胞懸液,離心計(jì)數(shù),將細(xì)胞調(diào)至2×106個(gè)/毫升,經(jīng)Annexin-V-PE、7AAD標(biāo)準(zhǔn)染色后,利用流式細(xì)胞術(shù)檢測(cè)細(xì)胞凋亡情況。
采用SPSS22.0統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析,所有實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)均用()表示,多組均數(shù)的比較采用單因素方差分析,兩組均數(shù)的比較采用t檢驗(yàn)。P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。
GEPIA數(shù)據(jù)庫分析結(jié)果顯示,MPZL1在彌漫性大B 細(xì)胞淋巴瘤(DLBC)、食管癌(ESCA)、多形性膠質(zhì)母細(xì)胞瘤(GBM)、腦低級(jí)別膠質(zhì)瘤(LGG)、肝細(xì)胞肝癌(LIHC)、胰腺癌(PAAD)、直腸腺癌(READ)、胸腺癌(THYM)及胃癌(STAD)等多種腫瘤中呈高表達(dá)趨勢(shì),與正常組織比較,表達(dá)差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(均P<0.05),見圖1。
圖1 MPZL1在多種惡性腫瘤中呈高表達(dá)趨勢(shì)Figure 1 MPZL1 was highly expressed in many malignancies
UALCAN數(shù)據(jù)庫分析正常胃上皮組織(34例)和胃癌組織(415例)中MPZL1的表達(dá),結(jié)果顯示:胃癌組織中MPZL1的表達(dá)量明顯高于正常胃組織,見圖2A,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=1.624E-12)。與正常胃上皮組織相比,MPZL1在G1級(jí)(12例)、G2級(jí)(148例)和G3級(jí)(246例)(9例數(shù)據(jù)庫未提供陽性數(shù)據(jù))胃癌患者中的表達(dá)差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=3.44E-04,P<1E-12,P<1E-12)。在G1級(jí)和G3級(jí)、G2級(jí)和G3級(jí)的胃癌患者中的表達(dá)差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0E+00,P=4.88E-03),而在G1級(jí)和G2級(jí)的胃癌患者中的表達(dá)無明顯差異(G1vs.G2P=7.20E-01),見圖2B。與正常胃上皮組織相比,MPZL1在N1組(112例)、N2組(79例)、N3組(82例)(數(shù)據(jù)庫未提供其他分級(jí))的表達(dá)差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<1E-12,P=1.624E-12,P=1.627E-12),見圖2C。以上結(jié)果表明,胃癌組織中MPZL1的高表達(dá)與胃癌組織學(xué)分級(jí)及淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移有關(guān)。
圖2 UALCAN數(shù)據(jù)庫分析MPZL1在胃癌中的表達(dá)Figure 2 MPZL1 expression in gastric cancer tissues analyzedby UALCAN database
對(duì)KM Plotter數(shù)據(jù)庫中631例(高表達(dá)患者402例,低表達(dá)患者229例)胃癌患者總生存時(shí)間進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果顯示,MPZL1高表達(dá)與胃癌患者的總生存時(shí)間負(fù)相關(guān)(P<0.01),見圖3A。對(duì)UALCAN數(shù)據(jù)庫中392例(高表達(dá)患者94例,低表達(dá)患者298例)胃癌患者總生存時(shí)間進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,結(jié)果顯示MPZL1不同表達(dá)水平患者之間的總生存時(shí)間差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0.51),見圖3B。
通過MPZL1過表達(dá)慢病毒感染MPZL1低表達(dá)的胃癌細(xì)胞株SGC-7901、SNU-216,利用MPZL1敲減慢病毒感染高表達(dá)的胃癌細(xì)胞株GTL-16,感染48 h后加入含嘌呤霉素的培養(yǎng)基進(jìn)行篩選,收集篩選后的細(xì)胞進(jìn)行檢測(cè)。Western blot及熒光定量PCR檢測(cè)結(jié)果均提示,感染MPZL1的SGC-7901/MPZL1和SNU-216/MPZL1細(xì)胞較轉(zhuǎn)入空載體的SGC-7901/Con和SNU-216/Con細(xì)胞中MPZL1的表達(dá)水平明顯提高,感染shMPZL1的GTL-16/shMPZL1細(xì)胞較感染對(duì)照空載體的GTL-16/NC細(xì)胞的MPZL1表達(dá)水平明顯降低,見圖4。
圖4 Western blot(A)和實(shí)時(shí)熒光定量PCR(B)檢測(cè)胃癌細(xì)胞中MPZL1的表達(dá)水平Figure 4 MPZL1 expression in gastric cancer cells detected by Western blot(A) and real-time PCR(B)
CCK-8實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,與SGC-7901/Con、SNU-216/Con組相比,SGC-7901/MPZL1、SNU-216/MPZL1組的細(xì)胞增殖能力明顯增強(qiáng)(SGC-7901組:Pd2=0.0171,Pd3=0.0007,Pd4<0.0001;SNU-216組:Pd3=0.0033,Pd4=0.0024);GTL-16/shMPZL1增殖能力明顯低于GTL-16/NC組(Pd2=0.0291,Pd3=0.0012,Pd4=0.0088),見圖5。
圖5 CCK-8法檢測(cè)胃癌細(xì)胞的增殖能力Figure 5 Proliferation ability of gastric cancer cells detected by CCK-8 assay
SGC-7901/MPZL1組和SNU-216/MPZL1組形成的克隆數(shù)明顯多于SGC-7901/Con組和SNU-216/Con組,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(SGC-7901組P=0.0001,SNU-216組P=0.0040),見圖6。GTL-16/shMPZL1組的克隆形成數(shù)顯著低于GTL-16/NC組(P=0.0411)。上述結(jié)果說明,MPZL1能促進(jìn)胃癌細(xì)胞的克隆形成能力。
圖6 平板克隆實(shí)驗(yàn)檢測(cè)胃癌細(xì)胞的克隆形成能力Figure 6 Colony formation ability of gastric cancer cells detected by colony formation assay
Western blot實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),促凋亡因子Bad、Caspase-7在SGC-7901/MPZL1、SNU-216/MPZL1組中的表達(dá)水平均較SGC-7901/Con和SNU-216/Con組明顯降低,GTL-16/shMPZL1組中的表達(dá)水平高于GTL-16/NC組,而抗凋亡因子Bcl-2及促凋亡因子Caspase-9未見明顯變化,見圖7。流式細(xì)胞術(shù)結(jié)果發(fā)現(xiàn)MPZL1過表達(dá)后凋亡細(xì)胞比例相對(duì)減少,敲減后凋亡細(xì)胞比例稍有增高,但差異均未達(dá)到統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,見圖8。
圖7 Western blot實(shí)驗(yàn)檢測(cè)凋亡相關(guān)蛋白表達(dá)變化Figure 7 Apoptosis-related protein expression detected by Western blot
圖8 流式細(xì)胞術(shù)檢測(cè)細(xì)胞凋亡Figure 8 Cell apoptosis detected by flow cytometry
MPZL1最初是從293細(xì)胞中分離出來的SHP2連接蛋白,其Ig結(jié)構(gòu)域同髓鞘蛋白P存在46%同源,胞內(nèi)段含有ITIM(immunoreceptor tyrosinebased inhibitory motif)結(jié)構(gòu)域,借此進(jìn)行細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo),在細(xì)胞增殖、分化、運(yùn)動(dòng)等方面發(fā)揮重要作用[4,6,12]。在小鼠細(xì)胞中發(fā)現(xiàn),MPZL1在纖連蛋白的誘導(dǎo)下可以增強(qiáng)細(xì)胞遷移能力[5]。但MPZL1在腫瘤中報(bào)道并不多。2014年何祥火團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn),肝細(xì)胞肝癌(HCC)組織中MPZL1呈高表達(dá),且其表達(dá)水平與HCC肝內(nèi)轉(zhuǎn)移正相關(guān),MPZL1可能與MPZL1/Src/Cortactin通路相關(guān)[7]。2019年,有學(xué)者發(fā)現(xiàn)MPZL1可以通過Src和Fak促進(jìn)結(jié)直腸癌的轉(zhuǎn)移[8]。在膽囊癌和卵巢癌的研究中發(fā)現(xiàn),MPZL1過表達(dá)不僅可以促進(jìn)轉(zhuǎn)移,也可以促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的增殖,Src激酶可能是其作用靶點(diǎn)[13-14]。2020年,在非小細(xì)胞肺癌的研究中發(fā)現(xiàn),MPZL-1可能通過影響EMT通路參與調(diào)控順鉑的藥物敏感度[15]。
目前,MPZL1在腫瘤中的相關(guān)報(bào)道均提示該基因可能發(fā)揮促進(jìn)腫瘤發(fā)展的作用,但是在胃癌中的作用沒有進(jìn)行過探索。因此,為了探索MPZL1在胃癌中的作用,我們首先分析了MPZL1在全球胃癌患者樣本中的表達(dá)情況。通過對(duì)在線數(shù)據(jù)庫GEPIA進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘,我們發(fā)現(xiàn)MPZL1在多種腫瘤中呈現(xiàn)高表達(dá)趨勢(shì),之后通過UALCAN數(shù)據(jù)庫驗(yàn)證了MPZL1在胃癌組織中高表達(dá),且與胃癌分期及淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移有關(guān)。進(jìn)一步分析KM Plotter的數(shù)據(jù)提示,胃癌患者中MPZL1高表達(dá)與總生存時(shí)間縮短有關(guān);分析UALCAN數(shù)據(jù)庫的生存數(shù)據(jù)提示,MPZL1不同表達(dá)水平的患者之間總生存時(shí)間差異并沒有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。在目前已發(fā)表的相關(guān)研究中,沒有關(guān)于MPZL1表達(dá)與惡性腫瘤患者總生存時(shí)間之間關(guān)系的報(bào)道[7-8,13-15]。不同在線數(shù)據(jù)庫中,MPZL1表達(dá)與胃癌患者總生存時(shí)間關(guān)系結(jié)論不一致。本研究缺乏胃癌患者組織標(biāo)本中MPZL1表達(dá)的數(shù)據(jù)結(jié)果及相應(yīng)的病理特征分析,無法對(duì)MPZL1在我國(guó)胃癌患者中的表達(dá)進(jìn)行深入分析,這是本文的不足之處,后續(xù)我們將進(jìn)一步開展相關(guān)的研究工作。
我們采用CCK-8法檢測(cè)細(xì)胞的增殖能力,MPZL1過表達(dá)的SGC-7901/MPZL1和SNU-216/MPZL1組細(xì)胞增殖能力較對(duì)照組明顯增強(qiáng),敲減組的GTL-16/shMPZL1增殖能力明顯低于對(duì)照組(P<0.05),提示MPZL1在胃癌細(xì)胞的生長(zhǎng)中起促進(jìn)作用。本研究發(fā)現(xiàn)MPZL1過表達(dá)后細(xì)胞的克隆形成能力顯著提高(P<0.05),敲減組的GTL-16/shMPZL1組中觀察的克隆形成能力明顯低于對(duì)照組(P<0.05),提示MPZL1提高胃癌細(xì)胞株的體內(nèi)成瘤能力。我們的體外實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本與數(shù)據(jù)庫中對(duì)MPZL1預(yù)測(cè)的結(jié)果相符。
細(xì)胞凋亡異常與腫瘤的發(fā)生發(fā)展及預(yù)后密切相關(guān),凋亡抑制或減弱是多種癌癥所共有的表現(xiàn)。Caspase家族是細(xì)胞凋亡的重要組成部分,通過級(jí)聯(lián)反應(yīng)誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。有研究證實(shí),Caspase-7的表達(dá)與胃癌的進(jìn)展呈負(fù)相關(guān)[16]。Bad蛋白屬于Bcl-2家族,Bad活化后可加速細(xì)胞凋亡。Barrezueta等證實(shí)Bad與胃癌的增殖能力有關(guān)[17]。本研究發(fā)現(xiàn),胃癌細(xì)胞過表達(dá)MPZL1后促凋亡蛋白Bad和Caspase表達(dá)減少,敲減MPZL1后其表達(dá)增加,提示MPZL1抑制了胃癌細(xì)胞的凋亡;流式細(xì)胞術(shù)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)MPZL1表達(dá)水平增加后細(xì)胞凋亡比例減少、表達(dá)敲減后細(xì)胞凋亡比例增高,但并沒有達(dá)到統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。這些提示抑制凋亡可能是MPZL1促進(jìn)細(xì)胞增殖的重要機(jī)制之一,但是其具體機(jī)制有待進(jìn)一步的研究。
綜上所述,MPZL1能夠增強(qiáng)胃癌細(xì)胞增殖和克隆形成能力,有可能與下調(diào)促凋亡蛋白Bad、Caspase-7的表達(dá)相關(guān)。雖然MPZL1的功能、分子機(jī)制和信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路尚待深入研究,但體外促癌作用提示MPZL1有可能成為胃癌的潛在治療靶點(diǎn)。