原发性肝癌(PLC)是常见的消化系统恶性肿瘤,其在全球和中国癌症相关死亡原因中均位居第2位
[1, 2]。PLC主要的病理类型是肝细胞癌(HCC),约占90%
[3]。尽管HCC的诊断与治疗策略近年来有所进展
[4, 5],但患者仍普遍面临早期诊断率低
[6, 7]和预后不良
[8, 9]的严峻挑战。因此,为实现早期预警、准确评估HCC患者预后以及开发靶向治疗策略,挖掘新的、有效的预后标志物并深入研究其调控机制显得尤为重要。膜棕榈酰化蛋白6(MPP6)是膜相关鸟苷酸激酶家族的重要成员
[10],最初作为外泌体相关RNA结合蛋白参与rRNA成熟过程
[11]。近年研究发现,MPP6在多种肿瘤中既具有关键作用,又表现出功能异质性。在卵巢癌中,MPP6展现出对肿瘤的抑制作用,其低表达与患者较短的总生存期(OS)显著相关
[12];然而在胰腺导管腺癌中,MPP6则展现出对肿瘤的促进作用
[13]。这些研究提示MPP6是肿瘤发生发展中一个值得关注的关键分子,但其在HCC中具体作用和机制尚缺乏研究。
本课题组前期基于公共数据库发现,MPP6在HCC组织中高表达,且其表达水平与患者恶性表型及不良预后密切相关
[14],但目前尚缺乏对临床样本的验证,其发挥作用的分子机制也有待进一步探索。本研究系统性地结合临床研究与基础实验,利用独立的研究者队列验证MPP6在HCC中的表达模式及其作为独立预后标志物的价值;并通过体外功能学实验探索MPP6调控HCC细胞恶性生物学行为的作用及潜在机制。研究以期在临床和功能学层面系统评估MPP6在HCC中的预后价值和生物学功能,为探寻HCC新的潜在预后标志物和治疗靶点提供实验数据和理论依据。
1 资料和方法
1.1 研究对象
选取我院2017年1月~2019年12月共118例HCC患者的术后肿瘤标本,其中59例有配对癌旁(ANT)组织,ANT组织定义为:癌旁肝组织、手术切缘距肿瘤边界大于1.0 cm
[15]。患者纳入标准:确诊为HCC;术前未接受过抗肿瘤治疗;临床病理资料相对完整。排除标准:合并其他组织起源的恶性肿瘤。采集的临床资料包括肝硬化背景、甲胎蛋白、Child-Pugh分级、肿瘤包膜情况、肿瘤数目、BCLC分期、术后治疗方式等。其中术后治疗定义为:HCC手术切除后为预防肿瘤复发、延长患者OS而采取的一系列辅助治疗。本研究术后治疗方式包括:局部治疗、靶向治疗、中医中药治疗等。通过病历系统和电话随访获得患者OS,OS定义为患者从确诊HCC至因任何原因而死亡的时间。本研究获得我院伦理委员会的审批(伦理批号:BYYFY-2018KY46)。
1.2 材料与试剂
人正常肝细胞系LO2(南京凯基生物),HCC细胞系Huh7、Hep3B、BEL-7404和SMMC-7721(中国科学院上海细胞库);MPP6抗体、GAPDH抗体(Proteintech);胎牛血清、RPMI 1640培养基、抗青霉素链霉素双抗混合液、磷酸盐缓冲液(PBS)、胰酶(Gibco);SDS-PAGE凝胶试剂盒(上海雅酶生物);细胞周期试剂盒(联科生物);基质胶和Transwell小室(Corning);特异性敲减MPP6基因的慢病毒载体及对照空载质粒(上海吉凯基因);嘌呤霉素(Biosharp)。
1.3 免疫组织化学(IHC)染色分析HCC组织和ANT组织中MPP6的表达情况
将HCC组织及ANT组织制备成厚度为4 μm的切片,60 ℃恒温箱中3~4 h,切片依次经脱蜡水化、抗原修复、阻断内源性过氧化物酶及10%山羊血清封闭后,4 ℃孵育一抗(MPP6,1∶200)16 h、25 ℃孵育二抗2 h、DAB显色、苏木素复染细胞核,再经分化和返蓝后进行封片。免疫组化最终结果根据“染色强度(0~3分)×阳性细胞(0~4分)占比”的乘积(0~12分)判断,将中位值6分作为截断值
[16],≤6分为低表达组(
n=48),>6分为高表达组(
n=70)。
1.4 MPP6在HCC细胞系中的体外功能学分析
1.4.1 细胞培养、慢病毒转染和分组
将LO2、Huh7、Hep3B、BEL-7404和SMMC-7721细胞培养于含10%胎牛血清的RPMI 1640培养基中(37 ℃,5%CO2),选择合宜的HCC细胞用于慢病毒转染。当该细胞密度达20%~30%时,分别将空载体、敲减MPP6载体(sh-GTTAGAAGAGACTGGGACAAT、sh-ACCTCCATC AAGCCCAGAAAT、sh-GTGGCAGAATTGGTTGGT ATA)转染至细胞中,实验分组为:Control、sh NC、sh MPP6-1、sh MPP6-2、sh MPP6-3。待细胞密度长到70%时使用嘌呤霉素筛选出稳定表达的细胞株。
1.4.2 Western blotting检测MPP6蛋白表达水平
加入裂解液裂解细胞并提取总蛋白,后经电泳、转膜、5%牛血清白蛋白25 ℃封闭2 h,一抗MPP6(1∶4000)4 ℃孵育16 h,二抗(1∶5000)25 ℃孵育1.5 h,TBST洗膜后用ECL化学发光液显影并采集图片,采用Image J软件对结果进行定量分析,以GAPDH为内参,计算MPP6的相对表达量。
1.4.3 平板克隆实验检测MPP6对HCC细胞增殖能力的影响
将含空载体和敲减效率最佳的2组细胞以1×103/孔接种于6孔板中,培养14 d后经4%多聚甲醛固定、0.1%结晶紫染色并拍照保存,记录各组克隆数。
1.4.4 流式细胞术检测MPP6对HCC细胞周期的影响
收集约5×105个细胞,离心弃上清。PBS洗涤后按照细胞周期试剂盒分别加入破膜剂和DNA 染色溶液,涡旋振荡5~10 s混匀。25 ℃避光孵育30 min;选择最低上样速度,以标准程序用流式细胞仪检测,实验结果采用Flow Jo软件分析。
1.4.5 划痕实验检测MPP6对HCC细胞迁移能力的影响
将细胞以5×105/孔的密度接种于6孔板,待细胞生长至90%左右,用无菌的200 μL吸头划出直线划痕,PBS洗去漂浮细胞,更换为无胎牛血清的RPMI 1640培养基,分别于0 h、48 h在倒置显微镜下观察(×40)并采集照片。
1.4.6 Transwell实验检测MPP6对HCC细胞迁移和侵袭能力的影响
迁移实验:无胎牛血清的RPMI 1640培养基重悬各组细胞,将细胞浓度稀释为3×104/孔并滴加至上室,下室加入600 μL含20%胎牛血清的RPMI 1640培养基,并于37 ℃、5%CO2培养箱中培养24 h;移除小室内培养基,经固定、染色和镜下观察(×100)并拍照后,计数迁移细胞数量。侵袭实验:在Transwell上室中预铺基质胶,其余步骤同迁移实验。
1.5 统计学分析
使用SPSS 25.0和GraphPad Prism 8.0进行统计分析。采用t检验比较两组间计量资料的差异,采用单因素方差分析Dunnett法比较多组间差异。采用χ2检验比较计数资料的组间差异。生存曲线(K-M)采用log-rank检验比较MPP6表达水平对HCC患者预后的影响。采用Cox回归模型预测影响HCC患者术后生存的独立危险因素。P<0.05为差异具有统计学意义。
2 结果
2.1 MPP6在HCC组织中高表达
IHC染色结果显示,MPP6主要分布于细胞质(
图1A)。非配对样本差异分析显示,HCC组织MPP6高表达的比例为62.7%(74/118),高于ANT组织的20.3%(12/59)(
P<0.001,
图1B);配对样本差异分析显示,HCC组织MPP6高表达的比例为50.8%(30/59),高于ANT组织的20.3%(12/59)(
P<0.001,
图1C)。
2.2 MPP6表达水平与患者临床病理特征的相关性
临床病理特征相关性分析结果显示,MPP6表达与年龄、性别、Child-Pugh分级、甲胎蛋白、谷丙转氨酶、谷氨酰转移酶、肿瘤大小、肿瘤数目、BCLC分期、肿瘤包膜和门静脉分支癌栓无关,而与HCC患者是否有肝硬化背景(
P=0.028)以及基线白蛋白水平(
P=0.035)相关(
表1)。
2.3 MPP6高表达与HCC患者预后不良相关
生存分析结果显示,HCC术后患者预后在MPP6高表达者组较低表达者组更差(
P<0.001,
图2)。单因素Cox分析结果显示,MPP6蛋白表达水平(
P<0.001)及肿瘤大小(
P=0.024)与HCC术后患者OS相关(
表2);多因素Cox分析显示,MPP6蛋白表达水平是HCC术后患者OS的独立预测因素(
P=0.012,
表3)。
2.4 成功构建稳定敲减MPP6基因的Hep3B细胞模型
Western blotting结果显示,与正常肝细胞LO2相比,Huh7、Hep3B、BEL-7404、SMMC-7721四种HCC细胞中的MPP6蛋白表达量均升高(
P<0.05,
图3A)。鉴于Hep3B细胞表达量适宜,后续以该细胞为主要细胞学工具。慢病毒转染后,sh MPP6-1和sh MPP6-3组细胞的MPP6表达水平下降(均
P<0.001,
图3B),提示稳定敲减MPP6基因的Hep3B细胞模型构建成功。
2.5 敲减MPP6基因抑制Hep3B细胞增殖、迁移和侵袭
克隆形成实验结果显示,与sh NC组相比,sh MPP6-1组(
P=0.007)和sh MPP6-3组(
P=0.016)的克隆形成数目减少(
图4A);划痕实验结果显示,相对于sh NC组,sh MPP6-1和sh MPP6-3组48 h的细胞划痕愈合率降低(
P<0.001,
图4B);Transwell实验结果显示,sh MPP6-1和sh MPP6-3组细胞迁移和侵袭数较sh NC组减少(
P<0.001,
图4C)。
2.6 敲减MPP6基因致Hep3B细胞G0/G1期阻滞
细胞周期实验显示,与sh NC组相比,sh MPP6-1组的G0/G1期细胞数量增加,而S期和G2/M期细胞的比例降低(P<0.001);sh MPP6-3组的G0/G1期细胞数量增加,S期细胞占比下降(P<0.001),而G2/M期细胞占比虽有所下降,但差异无统计学意义(P>0.05,图5)。
3 讨论
本研究通过临床样本分析证实,MPP6在HCC组织中显著高表达,且其表达水平与HCC患者的关键临床病理特征和不良预后密切相关。Kaplan-Meier生存分析表明,MPP6高表达的HCC患者预后较差。单因素及多因素Cox分析进一步证实,MPP6高表达是影响HCC术后患者OS的独立危险因素。体外细胞学实验表明,敲减MPP6基因能够抑制HCC细胞的增殖、迁移及侵袭能力并阻滞细胞周期于G0/G1期。
既往研究表明,MPP6在不同肿瘤类型中的作用存在差异:在胰腺导管腺癌相关成纤维细胞中发挥促瘤作用
[13],而在卵巢癌中则表现出抑癌效应,其低表达与患者不良预后相关
[12]。然而,MPP6在胰腺导管腺癌和卵巢癌中的具体调控机制尚不明确。与上述研究聚焦的癌种不同,本研究专注于MPP6在HCC中的作用。本团队前期基于公共数据库的分析揭示MPP6在HCC中高表达且与患者恶性表型及不良预后相关
[14]。然而,该发现仅限于生物信息学预测层面,缺乏来自独立临床队列的样本验证,尤其是MPP6蛋白表达水平与HCC患者预后的直接临床证据尚未确立。本研究通过独立的研究者队列,不仅利用临床样本证实了MPP6在HCC组织中的高表达及其与患者不良预后的关联性,更进一步通过体外功能学实验在细胞水平证实了MPP6对HCC细胞恶性表型的促进作用,并据此提出MPP6可能通过调控DNA复制和细胞周期等通路促进HCC进展的新假设。这些发现深化了对MPP6在HCC中致癌作用的认识,并为探索其分子机制提供了新方向。
在临床病理特征关联方面,本研究也提供了新的发现:前期研究利用TCGA数据库的分析表明,MPP6的表达水平与T分期、病理学分期和组织学分级密切相关
[14]。本研究基于中国人群的研究者队列分析则进一步揭示,MPP6的高表达还与患者肝硬化病史以及基线白蛋白浓度存在相关性。本研究与TCGA数据库结果在关联特征上存在差异,推测其原因可能与样本的种族异质性有关,TCGA数据库的数据主要基于欧美人群,而本研究样本则来源于中国人群。这一发现提示MPP6的临床意义可能具有人群特异性,值得在更大规模的族群研究中验证。此外,本课题组前期基于数据库的研究表明,MPP6的表达水平与血管生成相关因子(如VEGFA、VEGFR2和CD34)的表达显著正相关
[14],且已知VEGF/VEGFR信号在诱导血管生成中发挥核心作用
[17],而血管生成及肿瘤细胞的迁移和侵袭能力是影响HCC进展和患者预后的关键因素
[18-20]。基于以上研究基础,结合本研究发现的MPP6与临床病理特征、不良预后及体外促恶性功能的关联,我们推测MPP6可能通过刺激受损肝细胞如存在肝硬化背景的肝脏组织的血管生成,加剧肝细胞的恶性行为,最终导致HCC患者不良预后结局。
包括HCC在内的多种肿瘤的发生发展与细胞周期紊乱
[21-23]及DNA复制调控异常
[24]密切相关,这些使得肿瘤细胞获得持续增殖的能力
[25]。本研究旨在前期生物信息学研究基础上
[14],通过细胞学实验进一步验证MPP6对HCC细胞生物学功能的影响。实验结果显示,敲减MPP6基因抑制了Hep3B细胞的增殖能力。流式细胞术分析进一步揭示,MPP6基因敲减导致细胞周期在G0/G1期发生阻滞。这些实验结果在功能层面证实了MPP6对HCC细胞周期进程的调控作用,与前期基于数据库的分析结果高度一致,共同支持了MPP6可能通过干扰DNA复制稳态和破坏细胞周期调控来影响HCC进展的假设。
Wnt信号通路是肿瘤发生发展过程中的关键调控通路,其异常激活被证实广泛参与HCC细胞的增殖、分化、迁移等生物学过程
[26-28]。本团队前期基于TCGA的基因集分析结果显示,MPP6的高表达水平与DNA复制、细胞周期以及Wnt信号传导通路相关的基因集富集显著相关
[14]。结合本研究中发现的MPP6对细胞周期的调控作用,提示MPP6有可能通过Wnt信号通路或其交叉调控网络影响HCC进展。然而,MPP6是否以及如何直接调控Wnt通路的具体分子机制,目前仍缺乏实验证据,这是本研究后续需重点探索的方向。
本研究存在一定局限性:首先,临床样本来自单中心,尚需大规模、多中心的研究进一步验证;其次,缺乏体内实验数据以更全面地评估MPP6在动物水平上以及肿瘤微环境中促进HCC恶性进程的作用;最后,关于MPP6是否以及如何调控Wnt通路或其他下游信号通路的分子机制尚不明确,需深入机制研究阐明。
综上,本研究通过独立临床队列和体外功能实验,发现MPP6在HCC组织中高表达,与HCC患者关键临床病理特征、不良预后相关,且是OS的独立危险因素;敲减MPP6基因可显著抑制HCC细胞的增殖、迁移及侵袭能力并诱导G0/G1 期阻滞。这提供了MPP6新的临床关联特征和细胞功能证据,支持MPP6作为HCC新型预后生物标志物和潜在治疗靶点。
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