卵巢癌是女性生殖系统恶性肿瘤中死亡率最高的疾病之一,其发病率和死亡率持续上升
[1],严重威胁着女性的健康和生命
[1-2]。据世界卫生组织统计,2020年全球新增卵巢癌病例约313 959例,死亡病例约207 252例,5年生存率仅为30%~40%
[2]。超过90%的卵巢癌是上皮性卵巢癌
[3],约70%在初次诊断时就已经是中晚期,许多患者确诊时肿瘤已经发生了扩散和转移,失去了最佳治疗时机
[4]。上皮性卵巢癌初次治疗后两年内约70%的病例会复发,这与卵巢癌的高度侵袭性、转移性和化疗耐药密切相关
[5],即使经过规范的手术和化疗等治疗,仍有较高的复发风险。因此,深入探究卵巢癌的相关分子机制,寻找新的治疗靶点,对于提高卵巢癌患者的生存期具有重要意义。
多种分子机制参与调控卵巢癌的发生发展过程。BRCA1和BRCA2基因突变是遗传性卵巢癌的主要易感因素,其突变导致DNA修复功能缺陷而诱发肿瘤
[6]。此外,PI3K/AKT、Wnt/β-catenin和Ras/MAPK等信号通路的异常激活也在卵巢癌的进展中发挥着重要作用
[7]。本实验室前期采用小剂量诱导法建立了紫杉醇耐药的SKOV3/PTX30细胞,并进行了转录组测序,分析列出了耐药细胞与亲本细胞的差异基因。由于紫杉醇的靶点是微管蛋白,我们重点考察了差异基因中微管蛋白亚型的基因,发现在卵巢癌耐药细胞微管蛋白β-4A(tubulin beta-4A,TUBB4A)明显上调。进一步通过分析TUBB4A的假定启动子区域序列,列出了该区域含有的转录因子结合位点及其对应的转录因子,这些对应转录因子中肌细胞增强因子2C(myocyte enhancer factor 2C, MEF2C)也是在耐药细胞中明显上调。
MEF2C属于MADS转录因子家族,主要在肌肉细胞和心肌细胞中表达,参与肌肉细胞的生长、平滑肌的凋亡和癫痫等相关过程
[8]。TUBB4A是β-微管蛋白家族的成员,在多种癌症中表达异常,并与肿瘤的侵袭性、转移能力、耐药性以及预后不良有关
[9-10]。目前,关于MEF2C和TUBB4A在上皮性卵巢癌中的研究较少,其潜在的生物学功能和临床意义尚不清楚。本研究旨在探究MEF2C和TUBB4A在上皮性卵巢癌组织中的表达情况,分析其与临床病理特征之间的关系,并探讨其与卵巢癌耐药间的关系,为卵巢癌的治疗提供新的思路。
1 材料与方法
1.1 一般资料
上皮性卵巢癌组织芯片购于上海芯超公司(HOvaC151Su01),其中上皮性卵巢癌组织149例,6例组织脱靶,剩余143例组织可检测。患者年龄20~75岁,中位年龄51岁(其中1例患者年龄资料缺失)。临床特征分组:Ⅰ~Ⅱ期43例,Ⅲ~Ⅳ期100例;肿瘤直径<5 cm 20例,肿瘤直径≥5 cm 123例;淋巴结阴性109例,淋巴结阳性34例;肿瘤复发115例,未复发28例;有远处转移114例,无远处转移29例;组织类型:浆液性腺癌65例,黏液性腺癌及其他病理类型共78例。
1.2 多重荧光免疫组织化学法及图像分析
鼠抗TUBB4A单克隆抗体购于生物工程(上海)有限公司(D199401)、鼠抗MEF2C单克隆抗体购于生物工程(上海)有限公司(D199419)。组织芯片染色按照Opal Polaris 7 Color IHC DETECTION KIT(NEL871001KT)试剂盒说明书进行。简单步骤如下:烘烤组织芯片、脱蜡及水化、抗原修复、阻断内源性过氧化物酶、封闭、一抗孵育(TUBB4A 1∶100、MEF2C 1∶100)、二抗孵育、荧光染色放大信号(TUBB4A Opal Polaris 520、MEF2C Opal 690)、微波洗脱、DAPI复染、封片。组织芯片全景图像采集设备采用Phenoimager HT成像系统(硬件对应的软件Vectra Polaris 1.0.13)。其中TUBB4A蛋白显色为绿色,MEF2C蛋白显色为红色,DAPI显色为蓝色。图片拆分及放大采用Phenochart软件,积分光密度(IOD)值计算采用in Form 2.6.0软件
[11]。
1.3 质粒构建
TUBB4A真核表达载体pcDNA3.1-TUBB4A:从淼灵购买的质粒(P4276)扩增TUBB4A的完整ORF序列,经XhoⅠ和EcoRⅠ酶切后克隆至pcDNA3.1(-)中;TUBB4AΔ23-108真核表达载体pcDNA3.1-TUBB4AΔ23-108:从前期构建的pcDNA3.1-TUBB4A分别扩增1-22和109-444氨基酸,使用无缝克隆试剂盒(上海生工公司)插入PmeⅠ酶切的pcDNA3.1中;带标签(Flag)的TUBB4AΔ23-108真核表达载体pcDNA3.1-Flag-TUBB4AΔ23-108:从前期构建的质粒pcDNA3.1-TUBB4A中扩增TUBB4AΔ23-108的完整ORF序列,经XhoⅠ和EcoRⅠ-HF酶切后克隆至实验室前期构建的pcDNA3.1-Flag-RERG中同时将载体中的RERG替换下来,构建带Flag的pcDNA3.1-Flag-TUBB4AΔ23-108;MEF2C真核表达载体pcDNA3.1-MEF2C-3×Flag:从淼灵购买的质粒(P54642)扩增MEF2C的完整ORF序列,经XbaⅠ和HindⅢ酶切后克隆至pcDNA3.1(-)中。分子克隆使用的引物(5'—3')序列:TUBB4A-XhoⅠ-F TCGACTCGAGACCGCCATGCGGGAGATCGTGCACCTG;TUBB4A-EcoRⅠ-R TCGAGAATTCCTAGGCCACCTCCTCCTCCGCCTCC-TCCTCGAAC;3.1Pme-F GGAGACCCAAGCTGGCTAGCGTTT;4A-fjdqs-R GACAGCGTCCACCAGCTCTGCGCCCTCCCAAAACTTGGCCCCGATCT;4A-fjdqs-F AGATCGGGGCCAAGTTTTGGGAGGGCGCAGAGCT GGTGGACGCTGTC;3.1Pme-R ACAGTCGAGGCTGATCAGCGGTTT;MEF2Flag-XbaⅠ-F TCGA-TCTAGAGGGACTATGGGGAGAAAAAAGATTCAGATT;MEF2Flag-HindⅢ-R TCGAAAGCTTTCACTACTTGTCATCGTCATC。
1.4 细胞培养、转染及细胞毒性实验
本实验所需的SKOV3细胞株由华中科技大学马丁院士慷慨馈赠,为卵巢浆液性囊腺癌细胞。在含10%胎牛血清的McCoy's 5A培养基,及含5%二氧化碳的37 ℃培养箱中培养。亲本株SKOV3以FuGENE HD试剂[FugentLLC(HD-1000)]进行转染质粒pcDNA3.1-Flag-TUBB4A、pcDNA3.1-MEF2C-3×Flag、pcDNA3.1。转染后24 h,将细胞铺至96孔板,细胞毒性实验采用CCK‑8法测定药物的半数抑制浓度(IC
50)值,将2×10
3个细胞分别加入含0、5、10、50、100、200 nmol·L
-1浓度紫杉醇(PTX,上海生工,A601183-0100)的培养基中,设6个复孔,放入37 ℃细胞培养箱中培养,24 h时向每个孔中加入10 μL CCK‑8试剂(白鲨生物,BS350A),后分别在0.5、1、2、4 h用酶标仪检测各孔在450 nm处的光密度(
OD)值,取每组
OD的平均值,用Graphpad Prism8软件计算出细胞株的IC
50值
[12]。转染后72 h,提前配制足量细胞裂解液(2
Laemmli+2% β-ME+1‰ 2 mol·L
-1 DTT+1‰ 0.1 mol·L
-1 PMSF)。收集细胞并进行蛋白提取,接着使用Western Blot技术检测Flag标记的TUBB4A和MEF2C蛋白的表达。具体操作包括SDS-PAGE电泳、蛋白转膜[PVDF膜孔径0.2 μm,Millipore(ISEQ00010)]、抗体孵育[一抗为抗-Flag抗体(上海生工D110005),二抗为辣根过氧化物酶标记的抗兔抗体(上海生工D110058)]以及化学发光检测(ECL发光液(白鲨生物BL520A);发光仪(BG-gdsAUTO 710 MINI))。通过这一系列步骤,得以分析两种质粒在SKOV3/PTX30细胞中的表达情况。
1.5 统计学方法
应用SPSS 26.0统计软件分析数据,定量资料符合正态分布的以均数±标准差(±s)表示,组间差异性的分析采用t检验;非正态分布以中位数(四分位数间距)[M(P25,P75)]表示,组间差异性分析采用非参数秩和检验。使用交叉表分析和卡方检验方法分析数据,以P<0.05为差异具有统计学意义。散点图、生存曲线图采用GraphPad Prism 9.0绘制。
1.6 伦理学审查
本研究已通过湖北省妇幼保健院医学伦理委员会审查。
2 结果
2.1 TUBB4A及MEF2C在上皮性卵巢癌中的表达及二者的相关性
TUBB4A及MEF2C在上皮性卵巢癌组织中均有表达,分别以上皮性卵巢癌患者的TUBB4A及MEF2C的IOD值中位数为界限,小于中位数组为低表达组,大于中位数为高表达组。其中MEF2C、TUBB4A在卵巢癌组织中表达平均IOD值分别为6.01×10
6、1.40×10
6。在上皮卵巢癌组织中,MEF2C的表达与TUBB4A表达呈正相关(
r2=0.503 5,
P<0.000 1)。见
图1。
2.2 上皮性卵巢癌组织中TUBB4A及MEF2C的表达与临床病理学参数间的关系
经统计分析,以表达水平的中位数为分组依据时,以上临床特征无统计学意义。受限于样本量及样本组间分布数量不均衡,高表达组及低表达组样本数量差距大,考虑探索分组方式改为四分位数分组以平衡组间样本量差距,取前1/4的为高表达组,另3/4为低表达组,可以得出TUBB4A的表达与患者复发有显著相关性(
P=0.049)。同时,发现MEF2C的表达强度与肿瘤大小显著相关,在肿瘤直径≥5 cm的卵巢癌组织中,MEF2C的表达水平明显高于肿瘤直径<5 cm的卵巢癌组织(
P<0.05)。然而,MEF2C与患者的FIGO分期、病理类型、有无复发、淋巴结状态、年龄及是否有远处转移均无显著相关性(
P>0.05),见
表1。
2.3 TUBB4A及MEF2C的表达与上皮性卵巢癌患者术后生存率的关系
经统计分析,MEF2C与TUBB4A的表达与卵巢癌患者的术后生存率无明显相关性,差异无统计学意义(
P>0.05),见图
2A、
2B。
2.4 TUBB4A、MEF2C与耐药的相关性
实验室前期转录组测序结果中TUBB4A、MEF2C在SKOV3紫杉醇耐药细胞中上调,进一步分析测序结果发现上调的TUBB4A转录本缺少对应氨基酸Δ23-108的编码序列,因此我们使用Δ23-108表示缺少的序列。在SKOV3亲本株细胞中,过表达pcDNA3.1-Flag-TUBB4AΔ23-108,并使用pcDNA3.1空载体作为对照组。CCK‑8结果显示,在SKOV3亲本细胞中过表达TUBB4A和MEF2C后,实验组的IC
50显著高于对照组,见图
3A、
3C。Western Blot结果发现,与对照组相比TUBB4A、MEF2C过表达显现出Flag条带而对照组不显示Flag条带,说明成功将TUBB4A、MEF2C在SKOV3中过表达,见图
3B、
3D。
3 讨论
微管蛋白是细胞骨架的重要组成部分,不仅参与维持细胞形态和功能,还涉及细胞分裂、信号传导和细胞迁移等关键生物学过程
[13]。近年来,研究
[14-15]发现微管蛋白在多种癌症中表达异常,并与肿瘤的发生发展和治疗密切相关。多种癌症中,微管蛋白亚型的异常表达与肿瘤的侵袭性、转移能力、耐药性以及预后不良有关
[16]。例如,β-微管蛋白亚型TUBB3的过表达与肾癌细胞的高级别组织学、不良预后、P53表达和癌症干细胞标志物相关
[17]。此外,微管蛋白还是多种抗癌药物的作用靶点,例如紫杉醇和长春碱类药物,它们通过与微管蛋白结合,抑制细胞分裂,从而达到抗癌作用
[15, 18]。因此,微管蛋白及其调控机制已成为癌症耐药研究的热点之一。
TUBB4A是β-微管蛋白家族的成员,已被证实在多种癌症的发展中发挥作用
[17, 19],TUBB4A的表达水平与肿瘤的侵袭性和转移能力相关
[9]。在黑色素瘤中,TUBB4A作为预后生物标志物,其高表达水平与患者总体生存率降低相关
[20]。体外实验
[20]表明,抑制TUBB4A的表达阻止黑色素瘤细胞的增殖和迁移,揭示了其在肿瘤生长和转移中的作用。在前列腺癌中,TUBB4A与MYH9相互作用,保护细胞核在细胞迁移过程中不受损害,并通过GSK3β/β-catenin信号通路促进癌症进展
[9]。在结直肠癌中,TUBB4A的表达上调与肿瘤的分期和转移相关,且TUBB4A的高表达预示患者预后不良。此外,TUBB4A还可能参与肿瘤血管生成,为肿瘤生长提供营养物质和氧气
[21]。这些发现强调了TUBB4A作为诊断和治疗过表达TUBB4A癌症的潜在靶点的可能性。
MEF2C是MADS转录因子家族成员之一,主要在肌肉细胞和心肌细胞中表达,参与肌肉细胞的生长、平滑肌的凋亡和癫痫等过程
[8]。近年来的研究
[22-23]表明,MEF2C与多种神经精神疾病的发展有关,包括孤独症谱系障碍(ASD)、癫痫、精神分裂症和阿尔茨海默病(AD)。在癌症领域,MEF2C的作用也日益受到关注。它在肝细胞癌中的表达通过血管内皮生长因子和Wnt/β-catenin信号通路调节肿瘤的发展
[24]。此外,MEF2C在T细胞急性淋巴细胞性白血病中作为潜在的致癌基因,通过影响NKX2-1和MEF2C的表达,可能在肿瘤的发生中起作用
[25]。MEF2C的表达水平与肿瘤的增殖、侵袭、转移等特征相关
[26]。此外,MEF2C还可能参与肿瘤细胞的耐药机制
[27-28]。
目前,二者在卵巢癌研究较少,本研究通过多重荧光免疫组化技术检测了MEF2C和TUBB4A在卵巢癌组织中的表达情况,发现TUBB4A在肿瘤直径较大的卵巢癌组织中表达显著升高,MEF2C的表达与肿瘤复发相关,且MEF2C和TUBB4A的表达呈正相关,提示两者可能协同参与卵巢癌的发生发展,可能成为癌症治疗的新靶点。
TUBB4A的表达与肿瘤大小相关,提示其可能参与卵巢癌的侵袭和转移过程。研究
[29]表明,微管蛋白是细胞骨架的重要组成部分,参与细胞分裂、细胞迁移等重要生命活动。TUBB4A作为微管蛋白的一种亚型,其表达水平的升高可能导致微管结构改变,进而影响细胞的运动能力和侵袭能力,促进肿瘤细胞的扩散和转移
[19]。MEF2C作为一种转录因子,可以调控多种基因的表达,参与细胞的分化、生长和凋亡等过程
[30]。在肿瘤发生过程中,MEF2C的表达异常可能导致相关基因的表达失衡,进而影响细胞的正常功能,促进肿瘤的发生发展
[31]。这些肿瘤生物学行为与肿瘤复发密切相关。虽然TUBB4A的表达与患者复发按照表达量中位数分组方式无统计学差异,但是根据我们的研究发现,如果将分组方式改为四分位数,取前1/4作为高表达组,另3/4为低表达组,可以得出TUBB4A的表达与患者复发有显著相关性(
P<0.05)。据此推测TUBB4A的表达需要高到一定的程度,才与患者复发有显著相关性。
MEF2C和TUBB4A的表达呈正相关,提示两者可能协同参与卵巢癌的发生发展。使用JASPAR工具(
https://jaspar.elixir.no/)
[32]分析发现TUBB4A的启动子区域内有转录因子MEF2C的结合位点,推测MEF2C可能调控TUBB4A的表达,影响微管结构,进而影响细胞的运动能力和侵袭能力,促进肿瘤细胞的扩散和转移。此外,MEF2C和TUBB4A还可能通过其他途径协同作用,例如影响肿瘤血管生成
[33]、调节细胞凋亡等,共同促进肿瘤的恶性进展。
本研究的局限性在于样本量相对较小,且未进行充分功能学研究,无法明确MEF2C和TUBB4A在卵巢癌发生发展中的具体作用机制。未来研究可以进一步探究MEF2C和TUBB4A在卵巢癌发生发展中的作用机制,为卵巢癌的诊断和治疗提供新的靶点和思路。
湖北省自然科学基金面上项目(2023AFB1064)