LDHD在胃印戒细胞癌发生发展中的作用及分子机制

来源 :浙江大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:XFJ1988
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最新的统计结果显示,截至2018年,胃癌在全球癌症的发病率排名第五,致死率排名第三,是一种严重威胁人类健康的恶性疾病。近年来,胃癌的发病人数逐年递减,但其中,占胃癌15%的胃印戒细胞癌(gastric signet ring cell carcinoma,GSRCC)的发病人数却逐年升高。胃印戒细胞癌的特点是E-cadherin的表达缺失及功能异常诱导癌症的起始,且恶性较强,被发现时往往是中晚期,患者难以进行手术切除且治愈系数低,病人的生存率远低于非印戒细胞癌。然而有研究发现,早期胃印戒细胞癌病人的生存率要优于非印戒细胞癌。因此,找到在胃印戒细胞癌恶化过程中发挥关键作用的基因及其分子机制,对于提高胃印戒细胞癌病人的预后生存率极其重要。我们利用生物信息学的方法,系统分析公共数据库The Cancer Genome Atlas(TCGA)及ACRG,筛选到了一系列在胃印戒细胞癌中异常表达、与胃印戒细胞癌发生发展密切相关的基因。其中,Lactate dehydrogenase D(LDHD)在胃印戒细胞癌中的表达水平相较于非印戒细胞癌显著下调。Kaplan Meier-plotter(KM-plotter)数据库也显示LDHD的低表达水平与胃印戒细胞癌病人的不良差预后显著相关。LDHD是乳酸脱氢酶家族的一员,据我们所知,其在癌症中的发生发展作用尚未有相关报道。我们在从合作医院收集的病人样本中,在蛋白水平及mRNA水平均验证了LDHD在胃印戒细胞癌相较于癌旁正常组织低表达的预测。之后,通过体外实验结果发现,瞬时下调LDHD能够显著促进胃印戒细胞癌细胞的侵袭和软琼脂克隆形成,瞬时外源过表达LDHD会抑制其侵袭及软琼脂克隆形成。然而,改变LDHD的表达水平对细胞的增殖和周期无显著影响,提示我们LDHD不参与细胞周期的调控,主要参与胃印戒细胞癌细胞的侵袭能力及肿瘤干性。为了进一步验证我们的实验结果,我们利用慢病毒载体构建了稳定敲低LDHD表达的细胞系,得到与瞬时下调LDHD相同的结果。之后,我们利用CRISPR-Cas9技术完全敲除LDHD的表达,构建了两株不表达LDHD的敲除细胞系,也得到与瞬时下调、稳定下调LDHD相同的结果。提示我们LDHD在细胞的侵袭和软琼脂克隆形成发挥关键作用。但具体机制尚不清楚。在体内实验中,我们利用两株LDHD敲除的细胞系通过尾静脉注射方式进入裸鼠体内,6周后牺牲裸鼠取出肺组织进行观察,实验结果发现,LDHD敲除后显著促进胃印戒细胞癌细胞的肺转移。HE染色的结果也验证了这一结论。通过对裸鼠肺组织进行免疫组化(IHC)染色,观察到细胞干性标志物ALDH1A1、LGR5在敲除LDHD表达细胞系形成的肺转移灶中明显高表达。提示我们LDHD的下调促进了胃印戒细胞癌细胞的肿瘤干性。针对胃印戒细胞癌细胞在matrigel侵袭能力的变化及软琼脂克隆形成能力,通过初步的下游机制研究,提示我们LDHD的下调可能上调基质金属蛋白酶28(MMP28)的表达、激活WNT信号通路,促进胃印戒细胞癌细胞的侵袭能力和肿瘤干性。综上所述,我们通过TCGA及ACRG数据库分析发现LDHD在胃印戒细胞癌的恶化过程中显著下调,且与患者的不良预后相关。体内体外的实验结果均表明LDHD可调控胃印戒细胞癌细胞的侵袭能力和肿瘤干性,影响肿瘤转移。进一步研究发现,LDHD可能通过调控MMP28及WNT通路进而发挥生物学功能。本研究结果显示LDHD在胃印戒细胞癌转移侵袭中发挥重要作用,可能是治疗胃印戒细胞癌的潜在靶点。
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