【摘 要】目的:泛素特異性蛋白酶53(ubiquitin-specific protease 53,USP53)在結(jié)直腸癌(colon adenocarcinoma,COAD)中的臨床意義和潛在機制尚不清楚。本研究采用生物信息學(xué)結(jié)合體外細胞學(xué)實驗,觀察USP53對結(jié)直腸癌細胞的抗癌作用。方法:分析來自TCGA-COAD和GEO數(shù)據(jù)庫(GSE39582數(shù)據(jù)集)的USP53表達數(shù)據(jù)。通過KEGG、GO和GSEA富集分析,探討USP53可能參與的生物過程和信號通路。通過免疫浸潤分析、藥物敏感性分析結(jié)合CLUE平臺和分子對接技術(shù),預(yù)測潛在可用于治療的小分子化合物。通過10種機器學(xué)習(xí)算法和101種集成組合構(gòu)建預(yù)后預(yù)測模型,通過體外實驗驗證USP53的生物功能。結(jié)果:USP53在COAD中具有抗腫瘤作用,低表達與較差的預(yù)后相關(guān)(Plt;0.05)。免疫浸潤分析顯示USP53低表達組有更高的免疫浸潤水平,以及更高的TIDE和功能障礙評分(Plt;0.01)。體外實驗表明,USP53過表達抑制了腫瘤細胞的增殖和遷移(Plt;0.05),并抑制了上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化(epithelial-mesenchymal transition,EMT)。結(jié)論:USP53通過影響EMT、凋亡、細胞周期調(diào)控和腫瘤免疫逃逸等機制發(fā)揮抗腫瘤作用,可能成為COAD的新型預(yù)后標(biāo)志物。
【關(guān)鍵詞】泛素特異性蛋白酶53;結(jié)直腸癌;生物信息學(xué);預(yù)后分析
【中圖分類號】R735.3 【文獻標(biāo)志碼】A 【收稿日期】2024-10-31
結(jié)直腸癌(colon adenocarcinoma,COAD)是全球第三大常見癌癥,也是癌癥相關(guān)死亡的第二大原因[1]。目前,東歐、亞洲和南美洲,COAD的發(fā)病率和死亡率正在急劇上升[2]。預(yù)計到2035年,全球?qū)⑿略?50萬例COAD病例[3-4]。在過去的十年中,盡管手術(shù)、化療、靶向治療和免疫治療明顯提高了COAD患者的生存率,但早期篩查和診斷的局限,致使這種疾病仍然是全球健康領(lǐng)域的一大挑戰(zhàn)?;颊叩念A(yù)后普遍較差,且復(fù)發(fā)率依然居高不下[5]。因此,識別新的治療靶點和預(yù)后標(biāo)志物對于改善COAD患者的臨床結(jié)局至關(guān)重要。
研究發(fā)現(xiàn),COAD的發(fā)生與泛素化和去泛素化酶的異常表達和活性失常密切相關(guān)[6-7]。泛素特異性蛋白酶53(ubiquitin-specific protease 53,USP53)是一種去泛素化酶,被發(fā)現(xiàn)參與膽汁淤積、聽力損失以及促進人骨髓間充質(zhì)干細胞向成骨細胞分化[8-11]。近年來的研究發(fā)現(xiàn)USP53作為一種抑癌基因發(fā)揮作用[12-13]。然而,其在COAD 中的作用仍不明確。在本研究中,利用生物信息學(xué)方法分析了TCGA-COAD和GSE39582數(shù)據(jù)集,探討了USP53在結(jié)直腸癌中的潛在作用,并通過細胞實驗驗證了其生物學(xué)功能。
1 材料與方法
1.1 數(shù)據(jù)獲取與處理
從GEO(GSE39582)和TCGA(TCGA-COAD)數(shù)據(jù)庫下載了轉(zhuǎn)錄組和臨床數(shù)據(jù)。GSE39582數(shù)據(jù)集包括19個健康結(jié)腸組織樣本和566 個結(jié)直腸癌組織樣本。TCGA-COAD數(shù)據(jù)集包含41個健康組織樣本和480個結(jié)直腸癌組織樣本。
1.2 Kaplan-Meier曲線分析
采用“survminer”包中的surv_cutpoint函數(shù)確定最佳cutoff值,將樣本分為USP53高表達組和低表達組。隨后,通過“survival”包對分組進行l(wèi)og-rank檢驗,檢驗水準(zhǔn)α=0.05。最后,利用“survminer”包進行數(shù)據(jù)可視化。
1.3 差異分析和富集分析
采用R 語言中的“l(fā)imma”包進行差異表達分析[14],篩選標(biāo)準(zhǔn)為│Log2FC│gt;0.5且校準(zhǔn)后的P 值lt;0.05,以識別顯著差異表達的基因。使用“clusterProfiler”包進行基因本體(GeneOntology,GO)注釋和基因組百科全書(Kyoto Encyclopedia ofGenes and Genomes,KEGG)功能注釋以及基因集富集分析(Gene Set Enrichment Analysis,GSEA)[15]。GSEA 結(jié)果通過“ggplot2”包進行可視化。從MSigDB 數(shù)據(jù)庫下載了“c2.all.v2023.1.Hs.symbols”和“c5.all.v2023.1.Hs.symbols”基因集,進一步用于執(zhí)行GSEA富集分析。
1.4 免疫浸潤分析
采用“estimate”包計算了TCGA-COAD 和GSE39582 數(shù)據(jù)集中每個樣本的免疫評分和基質(zhì)評分[16]。隨后,使用Wilcoxon 檢驗分析不同集群之間免疫評分和基質(zhì)評分的差異。使用“GSVA”包計算每個樣本的免疫浸潤情況[17-18],并進行了腫瘤免疫功能障礙與排斥(Tumor Immune Dysfunctionand Exclusion,TIDE)分析[19],該分析可用于檢查不同USP53表達組之間的免疫功能障礙和排斥差異。
1.5 scRNA-seq 分析
利用TISCH數(shù)據(jù)庫對GSE166555和GSE146771數(shù)據(jù)集中不同細胞類型的USP53表達水平進行了評估,并對腫瘤樣本、正常樣本和外周血單核細胞(peripheral blood mononuclearcell,PBMC)中不同細胞亞型的USP53表達水平進行了比較。
1.6 藥物敏感性及分子對接
采用“oncoPredict”包預(yù)測了半數(shù)抑制濃度(IC50)值,以便評估體外和體內(nèi)環(huán)境中藥物和生物標(biāo)志物的潛在作用?;诨虮磉_譜,利用Clue平臺將基因、靶向藥物和疾病聯(lián)系起來,并將USP53相關(guān)高表達組和低表達組的差異表達基因提交至Clue平臺,幫助識別可能改善癌癥進展的潛在治療藥物。為進一步獲得識別的小分子的三維結(jié)構(gòu),查詢了PubChem 數(shù)據(jù)庫。進一步通過Swiss Model 數(shù)據(jù)庫預(yù)測了USP53的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)。接下來,采用AutoDock Vina軟件進行了小分子與蛋白質(zhì)的分子對接,并使用PyMOL對對接結(jié)果進行可視化分析。
1.7 機器學(xué)習(xí)
應(yīng)用10種機器學(xué)習(xí)算法和101種集成組合,包括ElasticNet(Enet)、Lasso、隨機生存森林(RSF)、Ridge、Cox Boost、監(jiān)督主成分分析(SuperPC)、StepCox、Cox模型的偏最小二乘回歸(plsRcox)、生存支持向量機(survival-SVM)和廣義增強回歸模型(GBM),以系統(tǒng)性評估USP53相關(guān)基因的預(yù)后價值[20]。以TCGA數(shù)據(jù)集為訓(xùn)練集,排除了生存時間為0的數(shù)據(jù)樣本,并在GSE39582數(shù)據(jù)集上驗證了模型的穩(wěn)健性。模型的準(zhǔn)確性通過Kaplan-Meier(KM)生存分析曲線及時間依賴的ROC曲線進行了綜合評估。
1.8 細胞培養(yǎng)與質(zhì)粒
HCT116細胞購自中國科學(xué)院細胞庫(上海,中國),在含有10% 胎牛血清、100單位/mL青霉素和100 μg/mL鏈霉素的DMEM培養(yǎng)基中培養(yǎng),培養(yǎng)條件為37 ℃、5% CO?。從淼靈生物平臺購得質(zhì)粒pCMV-USP53-FLAG(P21845)和pCMV-Script(P58978)質(zhì)粒,并使用Lipofectamine 3000試劑(Thermo Fisher Scientific,美國)進行細胞轉(zhuǎn)染。
1.9 實時熒光定量PCR(quantitative teal-time polymerasechain reaction,qPCR)與Western blot
對于qPCR 實驗,在Trizol 試劑(Invitrogen,美國)提取RNA后,使用RNA逆轉(zhuǎn)錄試劑盒(Takara,日本)合成cDNA。在Bio-Rad CFX96系統(tǒng)(Bio-Rad,美國)上進行了定量實時PCR實驗,并使用β-actin作為內(nèi)參基因,通過2-ΔΔCt方法計算mRNA水平。對于WB實驗,在用磷酸鹽緩沖液(phosphatebuffered salin,PBS)清洗細胞2 次后,使用細胞裂解緩沖液和蛋白酶抑制劑的混合物提取總蛋白。這一過程產(chǎn)生了20 mg的蛋白樣本,這些樣本于10%的聚丙烯酰胺SDS凝膠在120 V恒壓下分離,然后在200 mA恒流下轉(zhuǎn)移到PVDF膜上。USP53一抗(Immunoway,美國)孵育過夜后,洗滌后,再用二抗(Abcam,英國)孵育,免疫反應(yīng)條帶通過增強型化學(xué)發(fā)光(ECL)系統(tǒng)(Bio-Rad,美國)顯影。
1.10 細胞增殖與劃痕試驗
將HCT116細胞以每孔1 500個細胞的密度接種于96孔板,進行細胞增殖實驗。連續(xù)5 d使用IncuCyte ZOOM活細胞成像系統(tǒng)(Essen BioScience,美國)進行細胞計數(shù)和分析。對于劃痕實驗,于96孔板中每孔接種40 000個細胞使得密度約為80%~90%。當(dāng)細胞貼壁后,使用WoundMaker?在細胞表面造成劃痕,并在36 h后由IncuCyte ZOOM活細胞成像系統(tǒng)記錄劃痕區(qū)域。
1.11 集落形成實驗
以每孔1 200個細胞的密度接種于六孔板,并在37 °C下培養(yǎng)。培養(yǎng)8 d后,細胞用4%的多聚甲醛固定,隨后用0.1%的結(jié)晶紫染色。使用ImageJ軟件拍攝照片并進行分析。
1.12 臨床樣本采集與免疫組化試驗
從重慶醫(yī)科大學(xué)病理教研室收集了8例結(jié)直腸癌及其癌旁組織的石蠟包埋切片。切片在4 ℃下與USP53一抗孵育過夜,隨后用ZSGB-BIO 的抗兔IgG 二抗孵育,并采用3,3′-二氨基聯(lián)苯胺(DAB)染色。染色后的切片通過PannoramicScan 250 Flash 掃描儀掃描,圖像由PannoramicViewer 1.15.2軟件(3DHistech,匈牙利布達佩斯)采集并進行分析。這項研究遵循赫爾辛基宣言的相關(guān)規(guī)定,專門為人類參與者設(shè)計,并獲得了重慶醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院醫(yī)學(xué)研究倫理委員會的批準(zhǔn)。
1.13 統(tǒng)計學(xué)分析
數(shù)據(jù)分析使用R軟件(版本4.1.1)進行。對于符合正態(tài)分布的連續(xù)變量,2組之間的比較采用t 檢驗。差異基因表達分析中,使用Benjamini-Hochberg(BH)方法調(diào)整P 值,檢驗水準(zhǔn)α=0.05。計量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差(x±s)的形式呈現(xiàn)。
2 結(jié) 果
2.1 USP53在結(jié)直腸癌中低表達并與不良預(yù)后相關(guān)
TCGA-COAD數(shù)據(jù)庫(癌旁組織:4.204 30±0.440 92,腫瘤組織:3.692 80±0.814 04,Plt;0.001)和GSE39582數(shù)據(jù)集(癌旁組織:6.520 90±0.495 78,腫瘤組織:5.651 20±0.590 94,Plt;0.001)分析結(jié)果顯示,USP53在結(jié)直腸癌的mRNA水平明顯降低(圖1A、B)。通過對TCGA數(shù)據(jù)庫中樣本進行配對t 檢驗,發(fā)現(xiàn)COAD組織中的USP53 mRNA水平明顯低于正常組織(癌旁組織:4.204 30±0.440 92,腫瘤組織:3.569 10±0.918 87,Plt;0.001,圖1C)。臨床數(shù)據(jù)樣本的KM生存曲線分析表明,USP53表達水平低與總生存率降低相關(guān)(TCGA數(shù)據(jù)集:Plt;0.001,GSE39582數(shù)據(jù)集:P=0.036,圖1D)。
2.2 USP53調(diào)控結(jié)直腸癌的生物信息學(xué)通路分析
使用2 組數(shù)據(jù)集的KM曲線分組數(shù)據(jù)進行了差異基因表達分析。基于篩選出的差異表達基因及其logFC值,進一步進行了KEGG和GO富集分析。KEGG富集分析結(jié)果顯示,這些差異表達基因明顯富集于細胞周期、FOXO信號通路、p53信號通路和趨化因子信號通路等關(guān)鍵途徑(圖2A、B)。GO富集分析則表明,USP53的過表達在鈣黏蛋白結(jié)合、DNA復(fù)制、細胞周期正向調(diào)控及免疫細胞趨化等生物過程中具有明顯作用(圖2A、B)。此外,基于所有基因的logFC值進行了KEGG基因集的GSEA富集分析。結(jié)果顯示,在2個數(shù)據(jù)庫中,USP53高表達組的T細胞信號通路和細胞凋亡通路明顯上調(diào)(圖2C)。上述結(jié)果表明,USP53的過表達可能通過調(diào)控以上信號通路,從而導(dǎo)致2組之間在預(yù)后結(jié)果出現(xiàn)明顯差異。
2.3 USP53在結(jié)直腸癌中的免疫浸潤分析
通過Estimate方法分析結(jié)果顯示,TCGA 數(shù)據(jù)集USP53高表達組的免疫分數(shù)(低表達組:778.42±710.76,高表達組:530.24±650.65,P=0.005)以及總分低于低表達組(低表達組:778.42±710.76,高表達組:530.24±650.65,P=0.020),GSE39582 數(shù)據(jù)集USP53 高表達組的基質(zhì)分數(shù)(低表達組:139.63±704.96,高表達組:-216.53±733.60,Plt;0.001)、免疫分數(shù)(低表達組:1 299.50±667.98,高表達組:983.05±644.44,Plt;0.001)以及總分(低表達組:1 439.10±1 267.60,高表達組:766.52±1 278.40,Plt;0.001)均低于低表達組(圖3A)。此外,ssGSEA結(jié)果顯示,高USP53表達組的免疫細胞浸潤和功能水平均有所降低(圖3B、C)。而在TIDE分析中,TCGA 數(shù)據(jù)集和GSE39582 數(shù)據(jù)集USP53 低表達組的TIDE評分和功能失調(diào)評分均高于高表達組(圖3D)。以上結(jié)果表明,雖然低表達組免疫浸潤情況較好,但低USP53表達組的免疫活性相對較低,同時具備更強的免疫逃逸能力。
2.4 USP53的單細胞RNA測序(scRNA-seq)分析
采用TISCH 數(shù)據(jù)庫中的GSE166555 數(shù)據(jù)集分析了USP53 基因在不同細胞類型中的表達情況,并結(jié)合GSE146771數(shù)據(jù)集進一步探討了USP53在多種免疫細胞中的表達特征。圖4A和4D展示了各細胞簇群的分布,圖4B和4E則顯示了細胞群中USP53基因的具體表達模式。結(jié)果顯示,USP53在基質(zhì)細胞和腫瘤細胞中的表達較高,在免疫細胞中主要存在于CD8 T細胞、CD8 Tex、CD4 T細胞及其他類型中。小提琴圖(圖4C)表明,USP53在基質(zhì)細胞中的表達相對較低,而在腫瘤細胞中明顯升高,且差異具有統(tǒng)計學(xué)意義。此外,圖4F進一步分層分析免疫細胞后顯示,盡管USP53在腫瘤細胞中的表達水平相對較低,但與免疫細胞的差異仍具有統(tǒng)計學(xué)意義。以上結(jié)果提示,USP53在多種細胞類型中均有表達,其表達水平與腫瘤的惡性程度及免疫細胞密切相關(guān)。
2.5 藥物敏感性與分子對接
通過“oncoPredict”包比較了高、低USP53表達患者對常用化療藥物的敏感性。結(jié)果顯示,低USP53表達組患者對奧沙利鉑(低表達組:6.206 9±2.450 2,高表達組:7.453 4±2.145 4,Plt;0.01)、5-氟尿嘧啶(低表達組:6.089 5±3.286 8,高表達組:7.178 2±3.442 0,Plt;0.01)和伊利替康(低表達組:3.649 1±2.877 9,高表達組:4.524 5±3.296 0,Plt;0.01)的敏感性明顯更高,這些藥物在該組患者中展現(xiàn)出更優(yōu)的臨床療效(圖5A)。進一步地,將2組間的差異表達基因上傳至Clue平臺,預(yù)測了對結(jié)直腸癌細胞系(HT29)具有效果的小分子化合物,包括積雪草酸(Asiatic Acid)、非索非那定(fexofenadine)、拓撲替康(topotecan)和牡荊素(vitexin)(圖5B)。
基于結(jié)構(gòu)的分子對接方法是一種用于藥物設(shè)計和篩選的關(guān)鍵技術(shù),因而對這4種候選小分子化合物與USP53進行了分子對接分析,并展示了最低結(jié)合能量的結(jié)果。分子對接結(jié)果(圖5C)顯示,積雪草酸通過氫鍵在LEU-291和THR-268位點與USP53結(jié)合;非索非那定在TYR-1053位點形成氫鍵;拓撲替康則在ARG-222和ARG-236位點與USP53結(jié)合;牡荊素在PRO-176、ARG-1056和HIS-1054位點形成氫鍵。這些化合物的結(jié)合能分別為-8.1、-9.7、-8.8和-8.5,表明這些小分子與USP53之間的相互作用具有潛在的穩(wěn)定性和可行性。
2.6 通過機器學(xué)習(xí)方法建立USP53相關(guān)基因的預(yù)后模型
本研究以TCGA-COAD為訓(xùn)練集,GSE39582為驗證集,利用10 種機器學(xué)習(xí)算法和101 種集成組合構(gòu)建了預(yù)測模型。通過C-index對模型表現(xiàn)進行評估,最終選定StepCox[forward] + Ridge組合算法作為構(gòu)建預(yù)后模型的最佳方案(圖6A)。基于該模型,對測試集和驗證集進行了風(fēng)險分層分析。KM曲線結(jié)果顯示,高風(fēng)險組的死亡率明顯高于低風(fēng)險組(TCGA:Plt;0.001,GSE39582:P=0.002,圖6B)。為進一步驗證模型的預(yù)測能力,繪制了ROC 曲線。在TCGA-COAD數(shù)據(jù)集中,模型的1 年、2 年和3 年ROC 曲線下面積(areaunder curve,AUC)分別為0.835、0.802和0.782;在GSE39582驗證集中,1 年、2 年和3 年的AUC 分別為0.646、0.612 和0.641(圖6C)。這些結(jié)果表明,所建立的模型在訓(xùn)練集中具有較高的預(yù)測準(zhǔn)確性。
2.7 USP53過表達抑制結(jié)直腸癌細胞的增殖和遷移能力
通過在HCT116 細胞中轉(zhuǎn)染pCMV-USP53-FLAG 質(zhì)粒以誘導(dǎo)USP53過表達,評估其對細胞生物學(xué)行為的影響(圖7A和7B)。細胞增殖實驗結(jié)果顯示,USP53過表達組在5 d培養(yǎng)期間的增殖速率明顯低于對照組(過表達組:5 624.80±477.76,對照組:7 399.00±215.16,P=0.042,圖7C),且這一結(jié)果在克隆形成實驗中得到進一步驗證(過表達組:280.33±7.571 9,對照組:482.330±36.665,P=0.000 7,圖7D)。此外,劃痕實驗表明,相較于對照組(59.128 0±1.855 5),USP53過表達組(43.833 0±4.637 3)的細胞遷移能力明顯降低(P=0.004,圖7E)。
進一步分析揭示,USP53的過表達不僅明顯抑制了結(jié)直腸癌細胞的遷移能力,還與上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化(epithelialmesenchymaltransition,EMT)過程相關(guān)。在USP53過表達的結(jié)直腸癌細胞中,檢測到EMT相關(guān)蛋白的表達變化。Westernblot結(jié)果顯示,USP53過表達明顯降低了N-cadherin的表達,并明顯提高了E-cadherin 的表達水平(圖7F),提示USP53的過表達能夠有效抑制EMT過程,從而削弱結(jié)直腸癌細胞的侵襲性。
2.8 USP53在臨床結(jié)直腸癌組織中的表達
為研究USP53在臨床結(jié)直腸癌組織中的表達水平,收集了8例結(jié)直腸癌患者癌組織和癌旁組織切片,并進行了免疫組化染色(圖8)。結(jié)果顯示,結(jié)直腸癌病變組織中的USP53表達明顯低于相鄰的正常組織。提示USP53可能在結(jié)直腸癌的發(fā)生和發(fā)展中扮演了重要的抑癌角色。
3 討 論
研究發(fā)現(xiàn)USP53在惡性腫瘤的發(fā)生發(fā)展中起著抑癌基因的重要作用。USP53通過抑制NF-κB信號通路,有效抑制透明細胞腎癌的增殖與遷移[21]。同時,異位表達的USP53能夠抑制肝細胞癌細胞的增殖、遷移和侵襲,并誘導(dǎo)其凋亡[13]。研究還發(fā)現(xiàn),H3K27乙?;軌蚣せ頤SP53,進而通過調(diào)節(jié)細胞生長和代謝抑制食管癌(esophageal carcinoma,ESCA)的進展[22]。
在本研究中,通過分析TCGA-COAD和GSE39582數(shù)據(jù)集,發(fā)現(xiàn)結(jié)直腸癌組織中USP53的表達明顯降低,且與高表達相比,低USP53表達的患者預(yù)后更差,總體生存率明顯降低。臨床組織樣本的免疫組化實驗進一步證實,結(jié)直腸癌組織中的USP53表達明顯低于正常組織。KEGG富集分析提示了USP53抑制腫瘤進展的潛在機制,表明USP53過表達可能明顯影響細胞周期、凋亡及JAK-STAT 信號通路。以往研究表明,JAK-STAT信號通路的激活與不良預(yù)后密切相關(guān)[23-24]。USP22也是泛素特異性蛋白酶家族成員之一,并且通過組蛋白去泛素化影響染色質(zhì)結(jié)構(gòu)和基因轉(zhuǎn)錄,促進STAT信號通路的激活[25],與USP53的作用相反,有必要繼續(xù)深入研究。
GO富集分析顯示,各類免疫細胞的趨化活性明顯增加。研究表明,記憶性CD4+ T細胞和CD8+ T細胞在腫瘤微環(huán)境中的浸潤與遷移調(diào)控著腫瘤免疫,包括腫瘤清除、機體平衡和免疫逃逸3個階段[26]。免疫細胞的趨化活性差異可能是兩組生存率差異的原因之一。因此,本研究分析了兩組數(shù)據(jù)集的免疫浸潤狀態(tài)。結(jié)果顯示,與高表達組相比,USP53低表達組的免疫浸潤程度較高,但其預(yù)后較差。進一步的TIDE 分析表明,USP53 低表達組的TIDE評分和功能障礙評分更高,顯示出免疫活性降低和免疫逃逸增強,即雖然USP53低表達組免疫浸潤程度高,免疫細胞的功能可能較差,導(dǎo)致預(yù)后較差[27]。
化療是結(jié)直腸癌的主要治療手段。通過對TCGA-COAD數(shù)據(jù)庫的分析,發(fā)現(xiàn)USP53低表達(高風(fēng)險組)對多種化療藥物更為敏感。此外,利用CLUE平臺篩選出可能通過激活USP53途徑來抑制結(jié)直腸癌的小分子化合物,并通過分子對接預(yù)測其作用機制,為結(jié)直腸癌患者提供了潛在的治療策略。
在HCT116結(jié)直腸癌細胞中過表達USP53后,細胞增殖曲線、克隆形成和劃痕實驗提示USP53抑制結(jié)直腸癌細胞增殖和遷移能力。EMT是腫瘤細胞在發(fā)生、進展和轉(zhuǎn)移過程中的重要機制[28],使上皮細胞轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂懈咔忠u性和遷移能力的間質(zhì)細胞[29-30]。USP53 通過調(diào)控EMT 過程發(fā)揮抗腫瘤作用[31]?;谝陨辖Y(jié)果,USP53有望成為腫瘤預(yù)后重要標(biāo)志物。另外,本研究表明,腫瘤中USP53的表達水平可能與免疫療法的成功率密切相關(guān)。USP53可能成為預(yù)測免疫療法療效的生物標(biāo)志物,有助于開發(fā)個性化治療策略。
接下來,將通過體外實驗分析USP53與結(jié)直腸癌相關(guān)通路的調(diào)控,并在體內(nèi)實驗驗證;此外,USP53作為去泛素化酶在EMT過程中的調(diào)控作用尚未進行實驗驗證,將進行相關(guān)的探索。
參考文獻
[1] Sung H,F(xiàn)erlay J,Siegel RL,et al. Global cancer statistics 2020:GLOBOCAN estimates of incidence and mortality worldwide for 36 cancersin 185 countries[J]. CA Cancer J Clin,2021,71(3):209-249.
[2] Center MM,Jemal A,Smith RA,et al. Worldwide variations incolorectal cancer[J]. CA Cancer J Clin,2009,59(6):366-378.
[3] Dekker E,Tanis PJ,Vleugels JLA,et al. Colorectal cancer[J]. Lancet,2019,394(10207):1467-1480.
[4] Arnold M,Sierra MS,Laversanne M,et al. Global patterns andtrends in colorectal cancer incidence and mortality[J]. Gut,2017,66(4):683-691.
[5] Rex DK,Boland CR,Dominitz JA,et al. Colorectal cancer screening:recommendations for physicians and patients from the U. S. multisocietytask force on colorectal cancer[J]. Am J Gastroenterol,2017,112(7):1016-1030.
[6] Li B,Qi ZP,He DL,et al. NLRP7 deubiquitination by USP10 promotestumor progression and tumor-associated macrophage polarizationin colorectal cancer[J]. J Exp Clin Cancer Res,2021,40(1):126.
[7] Yu SY,Zang WC,Qiu YC,et al. Deubiquitinase OTUB2 exacerbatesthe progression of colorectal cancer by promoting PKM2 activityand glycolysis[J]. Oncogene,2022,41(1):46-56.
[8] Vij M,Sankaranarayanan S. Biallelic mutations in ubiquitinspecificpeptidase 53(USP53) causing progressive intrahepatic cholestasis.report of a case with review of literature[J]. Pediatr Dev Pathol,2022,25(2):207-212.
[9] Ate? BB,Ceylan AC,H?zal G,et al. A novel homozygous mutationin the USP53 gene as the cause of benign recurrent intrahepatic cholestasisin children:a case report[J]. Turk J Pediatr,2023,65(6):1012-1017.
[10] Kazmierczak M,Harris SL,Kazmierczak P,et al. Progressivehearing loss in mice carrying a mutation in Usp53[J]. J Neurosci,2015,35(47):15582-15598.
[11] Baek D,Park KH,Lee KM,et al. Ubiquitin-specific protease 53promotes osteogenic differentiation of human bone marrow-derived mesenchymalstem cells[J]. Cell Death Dis,2021,12(3):238.
[12] Liu Y,Tang W,Yao F. USP53 exerts tumor-promoting effects intriple-negative breast cancer by deubiquitinating CRKL[J]. Cancers,2023,15(20):5033.
[13] Yao Y,Ma WJ,Guo YH,et al. USP53 plays an antitumor role inhepatocellular carcinoma through deubiquitination of cytochrome C[J].Oncogenesis,2022,11(1):31.
[14] Ritchie ME,Phipson B,Wu D,et al. Limma powers differentialexpression analyses for RNA-sequencing and microarray studies[J].Nucleic Acids Res,2015,43(7):e47.
[15] Wu TZ,Hu EQ,Xu SB,et al. clusterProfiler 4.0:a universal enrichmenttool for interpreting omics data[J]. Innovation(Camb),2021,2(3):100141.
[16] Yoshihara K,Shahmoradgoli M,Martínez E,et al. Inferring tumourpurity and stromal and immune cell admixture from expressiondata[J]. Nat Commun,2013,4:2612.
[17] H?nzelmann S,Castelo R,Guinney J. GSVA:gene set variationanalysis for microarray and RNA-seq data[J]. BMC Bioinformatics,2013,14:7.
[18] Bindea G,Mlecnik B,Tosolini M,et al. Spatiotemporal dynamicsof intratumoral immune cells reveal the immune landscape in humancancer[J]. Immunity,2013,39(4):782-795.
[19] Jiang P,Gu SQ,Pan D,et al. Signatures of T cell dysfunction andexclusion predict cancer immunotherapy response[J]. Nat Med,2018,24(10):1550-1558.
[20] Liu ZQ,Liu L,Weng SY,et al. Machine learning-based integrationdevelops an immune-derived lncRNA signature for improving outcomesin colorectal cancer[J]. Nat Commun,2022,13(1):816.
[21] Gui DW,Dong ZF,Peng W,et al. Ubiquitin-specific peptidase53 inhibits the occurrence and development of clear cell renal cell carcinomathrough NF- κB pathway inactivation[J]. Cancer Med,2021,10(11):3674-3688.
[22] Cheng W,Tang Y,Tong XB,et al. USP53 activated by H3K27acetylation regulates cell viability,apoptosis and metabolism in esophagealcarcinoma via the AMPK signaling pathway[J]. Carcinogenesis,2022,43(4):349-359.
[23] Tang SB,Yuan XH,Song JT,et al. Association analyses of theJAK/STAT signaling pathway with the progression and prognosis of coloncancer[J]. Oncol Lett,2019,17(1):159-164.
[24] Evan GI,Vousden KH. Proliferation,cell cycle and apoptosis incancer[J]. Nature,2001,411(6835):342-348.
[25] Chipumuro E,Henriksen M. The ubiquitin hydrolase,USP22 contributesto 3’-end processing of JAK-STAT inducible genes[J]. EpigeneticsChromatin,2013,6(Suppl 1):P27.
[26] Dunn GP,Old LJ,Schreiber RD. The three Es of cancer immunoediting[J]. Annu Rev Immunol,2004,22:329-360.
[27] Gajewski TF,Schreiber H,F(xiàn)u YX. Innate and adaptive immunecells in the tumor microenvironment[J]. Nat Immunol,2013,14(10):1014-1022.
[28] Creighton CJ,Gibbons DL,Kurie JM. The role of epithelialmesenchymaltransition programming in invasion and metastasis:a clinicalperspective[J]. Cancer Manag Res,2013,5:187-195.
[29] Chanda AY,Sarkar A,Bonni S. The SUMO system and TGFβ signalinginterplay in regulation of epithelial-mesenchymal transition:implicationsfor cancer progression[J]. Cancers,2018,10(8):264.
[30] Tamaki T,Shimizu T,Niki M,et al. Immunohistochemical analysisof NANOG expression and epithelial-mesenchymal transition in pulmonarysarcomatoid carcinoma[J]. Oncol Lett,2017,13(5):3695-3702.
[31] Sisto M,Ribatti D,Lisi S. Cadherin signaling in cancer and autoimmunediseases[J]. Int J Mol Sci,2021,22(24):13358.
(責(zé)任編輯:周一青)
基金項目:重慶醫(yī)科大學(xué)未來醫(yī)學(xué)青年創(chuàng)新團隊支持計劃資助項目(編號:W0188)。