胃癌是一种常见的消化系统恶性肿瘤
[1]。根据2022年的全球癌症统计数据,胃癌的新发病例近97万,死亡病例近66万,其发病率和死亡率均位居第5位
[2]。肿瘤细胞的增殖、迁移和侵袭等不受控制的恶性生物学行为,是导致癌症患者死亡的主要原因
[3, 4]。手术切除是胃癌的主要治疗方法,但这仅适用于浸润范围小或淋巴结转移风险极低的患者
[5, 6]。尽管手术可以在一定程度上控制肿瘤的局部生长,但胃癌患者在术后5年的生存率并未显著提高
[7]。当前,肿瘤标志物可用于识别存在复发或转移风险的患者群体,对提高胃癌患者生存率或监测肿瘤进展至关重要
[8, 9]。肌球蛋白1B(MYO1B)是Ⅰ类肌球蛋白家族的重要成员,广泛表达于哺乳动物组织中
[10]。据有关文献报道,MYO1B在食管鳞状细胞癌组织中高表达,并通过激活SNAI2/cyclin D1通路驱动肿瘤发生
[11]。同时,既往研究表明,MYO1B在结直肠癌组织中高表达且与患者生存率的降低相关,上调MYO1B还可促进结直肠癌细胞的增殖、迁移和侵袭
[12]。此外,MYO1B高表达还与宫颈上皮内瘤变的发生密切相关,可促进宫颈癌细胞的增殖和转移参与肿瘤进展
[13]。然而,MYO1B在胃癌中的表达情况尚未被报道。本研究利用癌症公共数据库和我院纳入的患者资料检测MYO1B在胃癌中的表达水平及其对患者预后的影响,通过基因富集分析预测MYO1B作用于胃癌的可能途径和机制,并进一步通过体外实验加以验证,为揭示胃癌发生发展的分子机制以及寻找评估患者远期预后的生物标志物提供重要的实验依据。
1 资料和方法
1.1 研究资料
纳入2014年6月~2017年6月期间我院收治的105例胃癌患者。纳入选标准:年龄≥18岁;确诊为原发性胃癌;成功施行根治手术;患者术后死因与胃癌相关。排除标准:临床资料缺失;合并其他器官来源的恶性肿瘤;有既往胃部手术史;患者围术期死亡。采集入选患者的疾病相关资料:性别、年龄、病理组织学类型、术前外周血癌胚抗原(CEA)、糖类抗原19-9(CA19-9)水平、肿瘤直径、T分期、N分期以及患者术后5年的生存情况和存活时间。该研究已获得蚌埠医科大学第一附属医院伦理委员会批准(伦理批号:2023KY028)。
1.2 生物信息学分析MYO1B在胃癌中的表达水平、与疾病进展参数的关系、对患者预后的影响以及可能的生物学功能及通路
利用TIMER数据库分析MYO1B在胃癌组织和正常组织中的表达。使用UALCAN数据库研究MYO1B表达与肿瘤分级、分期的相关性。借助Kaplan-Meier Plotter数据库,分析MYO1B差异表达对患者生存预后的影响。使用DAVID数据库对MYO1B在胃癌中的共表达基因进行GO和KEGG富集分析,并可视化MYO1B可能的生物学功能及相关通路。
1.3 免疫组化检测MYO1B、Ki67在胃癌和癌旁组织中的表达
从我院病理科调取入选患者胃癌和癌旁组织蜡块,制成3 μm厚度的切片,60 ℃下充分烘烤后进行免疫组化染色。步骤简述如下:二甲苯脱蜡、梯度乙醇(由高到低)水化、热修复抗原、阻断内源性过氧化物酶、10%山羊血清封闭、4 ℃过夜孵育一抗MYO1B(1∶500,Proteintech)或Ki67(1∶800,Abcam);室温孵育二抗(酶标山羊抗兔IgG聚合物,1∶2000)、DAB染色(中杉金桥);苏木素(Solarbio)染核、1%盐酸酒精分化以及1%氨溶液返蓝,脱水、透明、封片后采集图像。利用Image J软件计算MYO1B和Ki67的相对光密度积分值(IOD)。
1.4 Western blotting检测MYO1B在胃癌细胞中的表达情况
于37℃、5% CO2培养箱中培养GES-1、HGC-27、AGS细胞,去培养基后RIPA裂解液(Solarbio)完全裂解,离心收集总蛋白。经BCA法蛋白定量(Beyotime)、SDS-PAGE电泳、转膜、5%脱脂牛奶封闭、孵育一抗MYO1B(1∶1000,Abcam)和β-actin(1∶2000,中杉金桥)4 ℃过夜、孵育二抗(辣根酶标记山羊抗兔/鼠IgG,1∶3000)、ECL超敏发光液(Beyotime)显影,使用多功能凝胶成像系统(BioRad)采集图像。利用Image J软件定量分析条带的灰度值并计算目标蛋白的相对表达量。
1.5 构建MYO1B高、低表达胃癌细胞系
HGC-27、AGS细胞密度达70%~80%时进行转染,加入对照空载体、过表达MYO1B载体(吉凯基因)和对照空载体、干扰MYO1B载体(si-TACATTGGAAGTG TGGTTATATC)进行转染。后续实验利用嘌呤霉素(1 μg/mL,Solarbio)筛选出稳定表达的细胞株,并使用Western blotting评估转染效果。
1.6 CCK-8检测胃癌细胞增殖
将各组HGC-27、AGS细胞(2×104/mL)分别接种至96板中,培养24 h后弃去原有培养基,PBS润洗后加入10% CCK-8溶液(100 μL/孔,Solarbio),避光孵育4 h后用酶标仪测定吸光度A450 nm。
1.7 Transwell检测胃癌细胞迁移和侵袭
Transwell细胞迁移:将Transwell小室置于24孔板内,上下两室以PC膜相隔,上室分别加入各组无血清培养的HGC-27、AGS细胞(2×105/mL),下室加入含10% FBS的RPMI 1640完全培养基。Transwell细胞侵袭:Transwell小室底部预先包被Matrigel基质胶(CORNING)并水化,上室加入各组无血清培养细胞悬液(2×105/mL),下室加入含20% FBS的RPMI 1640完全培养基。细胞固定及染色:培养24 h后取出小室经4% PFA溶液固定、0.1%结晶紫染色,揭下PC膜以中性树胶封片,于倒置显微镜下计算细胞迁移和侵袭的数量。
1.8 Western blotting检测Akt/mTOR信号通路蛋白水平
将转染对照空载体和过表达MYO1B的HGC-27细胞经RIPA裂解后离心提取总蛋白。后续操作同1.4,一抗为Akt(1∶5000,Proteintech)、p-Akt(1∶2000,Proteintech)、mTOR(1∶5000,Abcam)、p-mTOR(1∶2000,Abcam)、β-actin(1∶2000,中杉金桥)。
1.9 统计学方法
使用SPSS 26.0进行统计学分析,计量资料以均数±标准差表示,采用t检验进行两组间比较,使用方差分析进行多组间比较。计数资料的组间比较则采用χ2检验。α双侧=0.05。
2 结果
2.1 MYO1B在胃癌组织中高表达且与肿瘤增殖活动有关
通过TIMER数据库的泛癌差异分析发现:MYO1B在胃癌中高表达(
P<0.05,
图1A)。免疫组化结果证实:MYO1B在胃癌组织中高表达且与Ki67(增殖相关细胞核抗原)表达量正相关(
P<0.05,
图1B~E)。
2.2 MYO1B高表达与胃癌恶性进展参数显著相关
利用UALCAN数据库的TCGA分析发现:随着胃癌患者肿瘤分级和分期的升高,MYO1B的表达水平总体上升(
P<0.01,
图2)。根据胃癌组织中MYO1B相对表达量的中位值(IOD:3.14),将105例胃癌患者分为MYO1B低表达组(
n=52)和高表达组(
n=53)。MYO1B高表达组中CEA≥5 μg/L、CA19-9≥37 kU/L、G3~4、T3~4及N2~3期的患者比例高于低表达组(
P<0.01,
表1)。
2.3 MYO1B高表达影响胃癌患者术后生存
Kaplan-Meier Plotter数据库的Kaplan-Meier生存曲线分析显示:MYO1B在胃癌中高表达时,患者的预后较差(
P<0.05,
图3A)。本研究纳入的胃癌患者生存信息经Kaplan-Meier分析发现,MYO1B高表达组患者术后5年生存率低于低表达组(
P<0.001,
图3B)。
2.4 MYO1B高表达是胃癌患者术后5年生存率低的独立危险因素
采用Cox回归模型分析显示,MYO1B高表达是影响患者术后5年生存情况的独立危险因素(
P<0.05,
表2)。基于MYO1B相对表达量最佳临界点(IOD:3.11),可有效预测患者术后5年的生存情况;该模型的ROC曲线下面积(AUC:0.753)进一步表明其具有较强的预测能力(
P<0.001,
图4)。
2.5 MYO1B可能参与调控细胞迁移及mTOR信号通路
GO和KEGG富集分析结果表明,MYO1B可能在调控细胞迁移和mTOR信号通路中发挥重要作用(
P<0.05,
图5)。
2.6 MYO1B在胃癌细胞中高表达
MYO1B蛋白表达水平在HGC-27、AGS细胞中高于GES-1细胞(
P<0.05,
图6)。
2.7 MYO1B高表达促进胃癌细胞增殖
Western blotting结果显示:shMYO1B组MYO1B蛋白水平降低,OE-MYO1B组MYO1B蛋白水平升高,提示转染成功(
P<0.05,
图7A、B)。CCK-8实验结果显示,MYO1B敲低抑制HGC-27的生长,MYO1B过表达则促进HGC-27的生长(
P<0.05,
图7C)。同样,MYO1B敲低或过表达也影响AGS细胞的增殖(
P<0.05,
图7D)。
2.8 MYO1B高表达促进胃癌细胞迁移和侵袭
Transwell细胞迁移/侵袭实验结果显示,MYO1B过表达促进HGC-27和AGS细胞的迁移和侵袭(
P<0.05,
图8)。
2.9 MYO1B高表达可能激活Akt/mTOR通路
Western blotting结果显示,MYO1B过表达促进HGC-27细胞中Akt、mTOR的磷酸化,表明MYO1B高表达可能激活Akt/mTOR通路(
P<0.05,
图9)。
3 讨论
本研究旨在探讨胃癌中MYO1B的表达情况及其对患者预后和细胞生物学行为的影响。通过癌症数据库结合我院临床病例统计资料分析发现:MYO1B在胃癌中高表达,并与患者预后不良密切相关。本研究检测MYO1B在GES-1、HGC-27、AGS细胞中的表达情况,并进一步构建MYO1B敲低或过表达的HGC-27、AGS稳定细胞系进行功能学实验。MYO1B在胃癌中高表达,并可能参与调控胃癌细胞增殖、迁移和侵袭行为。
胃癌是全球最常见的癌症死亡原因之一
[14]。尽管在过去几十年中,临床治疗手段的改善使得胃癌患者的生存率有了显著提升
[15]。但由于胃癌细胞的高度转移性,手术切除往往难以有效降低胃癌的复发率,导致患者术后5年生存情况仍不理想
[16, 17]。因此,寻找有效的筛查方法对改善胃癌患者远期预后至关重要。肿瘤标志物是人体内由肿瘤细胞产生的特定物质
[18]。临床上已投入使用CEA、CA19-9等生物标志物,但仅靠这些指标无法准确预测患者预后和辅助监测肿瘤进展,需结合其他高特异的肿瘤标志物来提高敏感性
[19, 20]。肌球蛋白在肿瘤进展中起重要作用
[21, 22]。既往研究表明,MYO1B作为Ⅰ类肌球蛋白家族的重要成员,参与血管生成、转移、凋亡和糖酵解等肿瘤恶性进展过程
[23-25]。在多种癌组织(结直肠癌、食管鳞状细胞癌和头颈癌等)中均高表达,并且患者群体常呈现生存率低和预后不良的特征
[11, 12, 26]。然而,至今尚未有研究报道MYO1B在胃癌组织中的表达情况及其对肿瘤进展和患者预后的影响。
本研究首先通过TIMER数据库预测MYO1B在胃癌中的表达情况,并采用免疫组化证实MYO1B在胃癌组织中高表达。接着通过癌症公共数据库和入选患者病例资料联合分析发现:MYO1B高表达与胃癌恶性进展参数(肿瘤分期、分级、CEA≥5 μg/L、CA19-9≥37 kU/L、G3~4、T3~4及N2~3期)相关。此外,MYO1B高表达还影响胃癌患者术后5年生存并具有预后价值。因此,我们得出结论:MYO1B在胃癌中高表达,可能与胃癌恶性进展及患者不良预后有关。然而,MYO1B以何种行为调控胃癌进展并影响患者生存尚未可知。
肿瘤细胞的恶性生物学行为贯穿胃癌发生与发展全过程,是影响预后的重要因素
[27, 28]。既往研究表明,MYO1B高表达可以促进口腔癌、结直肠癌、宫颈癌等多种肿瘤的增殖、迁移和侵袭
[12, 13, 26]。我们的免疫组化结果显示,胃癌组织中MYO1B表达水平与Ki67表达正相关,这表明MYO1B高表达也可能与胃癌患者的肿瘤增殖有关。本研究通过细胞转染技术构建MYO1B过表达和敲低表达的HGC-27和AGS细胞模型,验证转染效果后用于CCK-8、Transwell迁移和侵袭实验。研究结果发现,MYO1B高表达可能促进胃癌细胞的增殖、迁移和侵袭。然而,MYO1B是通过何种机制影响胃癌细胞恶性生物学行为尚待进一步探讨。
据文献报道,Akt/mTOR处于激活状态时可促进胃癌细胞的增殖、迁移和侵袭
[29, 30]。而在肺腺癌的相关研究中得知MYO1B具有激活Akt/mTOR通路的功能
[31]。同时,从KEGG富集分析中也发现MYO1B与mTOR信号密切相关。因此,本研究通过Western blotting检测MYO1B高表达对Akt/mTOR通路关键蛋白水平的影响。结果显示:MYO1B高表达可能激活Akt/mTOR通路。
本研究有以下潜在价值:首先,通过结合癌症公共数据库与本院胃癌患者的临床资料,证实了MYO1B在胃癌组织中高表达,并且发现其与患者远期预后不良相关。此外,本研究发现,MYO1B可能参与调控胃癌细胞的恶性生物学行为,为临床预测患者预后和监测肿瘤进展提供有效的生物标志物。
本研究仍存在一些不足之处:由于筛选后纳入的本院胃癌患者人数有限,后续的验证实验需要增加样本量,以减少误差并提高研究结果的可靠性。尽管我们已尝试探究MYO1B高表达参与胃癌进展的可能途径及机制,但MYO1B还可能通过其他方式来调控胃癌发生发展。
综上所述,MYO1B在胃癌组织中高表达,参与胃癌细胞增殖、迁移和侵袭,并与胃癌的恶性进展及患者不良预后密切相关。