基于转录组学探讨LF-UTMD对PTC细胞的影响

周祖邦; 牛彦强; 张佳琰; 仇菊梅; 慈霞; 谢金会

doi:10.13885/j.issn.0455-2059.2025.02.013

兰州大学学报（自然科学版） ›› 2025, Vol. 61 ›› Issue (2) : 246 -256+264. DOI: 10.13885/j.issn.0455-2059.2025.02.013

基于转录组学探讨LF-UTMD对PTC细胞的影响

周祖邦, 牛彦强, 张佳琰, 仇菊梅, 慈霞, 谢金会

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摘要

为了探讨低频超声靶向微泡破坏技术(LF-UTMD)对甲状腺乳头状癌(PTC)细胞的影响,揭示其潜在的治疗机制,并寻找可能的治疗靶点分子,使用人类乳头状甲状腺癌细胞系BCPAP细胞进行实验,正交试验筛选最佳超声参数和微泡体积分数φ(微泡)联合干预条件,六氟化硫微泡和超声对细胞分别单独或联合干预;细胞计数试剂盒检测细胞增殖;通过Oligo(dT)磁珠富集mRNA,构建cDNA文库,进行高通量测序;对原始测序数据进行质量控制、过滤、比对、表达量计算和差异基因筛选;进行基因本体(GO)、京都基因与基因组百科全书(KEGG)和基因集富集分析(GSEA),以及核心基因的蛋白质互作网络(PPI)分析;对各类凋亡相关差异基因进行分析,通过实时荧光定量聚合酶链式反应验证各类凋亡差异基因的表达.结果表明,抑制PTC细胞增殖的最佳组合为:机械指数1.2、辐照时间90 s、φ(微泡)=10%、占空比为20%、脉冲重复频率为1 kHz;主成分分析显示样本重复性好,且对照组和超声联合微泡(U-M)组之间存在显著性差异.与对照组相比, U-M组中显著变化的基因有1 552个,其中上调基因937个,下调基因615个. GO和KEGG分析揭示与免疫反应、代谢过程、细胞增殖和分化、信号传导等相关的差异基因; GSEA分析表明U-M组治疗可能通过增强免疫反应、调节代谢过程、影响细胞增殖和分化、调节信号传导、基因沉默和RNA代谢、干扰细胞周期和DNA修复以及促进细胞死亡影响PTC细胞. PPI互作分析发现STAT4、 IRF7、 CXCL10、 FOS、 TNF等为核心基因. U-M组中,双硫死亡标志物SLC7A11显著升高,坏死性凋亡标志物Ripk1降低而Ripk4升高, TLR1、 TLR2、 TLR5升高, Rnf31降低.铜死亡相关基因未显著变化,铁死亡相关基因CPEB1、Hmox1、 Atf3、 Aloxe3、 PTGS2升高.焦亡相关基因Caspase1、 Gbp5、 Aim2降低, GSDMA升高,其他焦亡相关基因无变化. LF-UTMD能够显著影响PTC细胞的基因表达,特别是在免疫反应、代谢过程、细胞增殖和分化、信号传导、基因沉默和RNA代谢、细胞周期和DNA修复以及细胞死亡等方面,在细胞死亡方式中,可显著诱导BCPAP细胞铁死亡和坏死性凋亡.