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目的:卵巢癌发病机制复杂,涉及细胞增殖、迁移、侵袭、凋亡和耐药等多种生理过程的异常改变。然而这些过程的机制尚不清楚,导致卵巢癌治疗效果不理想。本篇研究聚焦卵巢癌发病机制中的增殖、迁移/侵袭相关的机制。BMP9作为TGF-β超家族和BMP家族成员之一,在细胞分化、增殖、凋亡、肿瘤发生和代谢等方面发挥着重要的生物学作用。然而,BMP9在卵巢癌恶性进展中的作用机制尚未明确。Notch1信号通路在卵巢癌的发生发展、化疗耐药性、血管生成等过程中发挥关键作用。BMP9和Notch1信号通路在卵巢癌恶性进展中是否存在交互作用尚不清楚。因此,本研究拟通过转录组和代谢组测序探究BMP9和Notch1在卵巢癌恶性进展中的交互作用及具体机制。方法:(1)本研究首先通过touchdown quantitative Real-Time PCR(Tq-PCR)、Western Blot(WB)、免疫组化及预后生存分析等实验方法,检测BMP9在卵巢癌组织和细胞中的m RNA或蛋白水平的表达情况及其与卵巢癌的临床预后相关性;构建过表达和沉默BMP9重组腺病毒、稳转细胞系等,通过WST-1实验、结晶紫染色、细胞克隆形成、细胞划痕试验和Transwell实验检测BMP9对卵巢癌细胞增殖活性、迁移和侵袭能力的影响。(2)通过HPA数据库中临床组织的免疫组化及预后生存分析,检测Notch1在卵巢癌组织中表达及其与卵巢癌的临床预后相关性;Tq-PCR实验检测Notch受体和配体在卵巢癌细胞系中的表达情况;Tq-PCR、WB实验验证过表达BMP9与Notch1受体相互作用;Notch信号通路抑制剂Dibenzazepine(DBZ)通过结晶紫染色、WST-1实验、Transwell实验检测其对BMP9在卵巢癌细胞中的生物学作用的影响;构建显性失活Notch1(dn Notch1)重组腺病毒,采用WST-1实验、细胞划痕试验、细胞周期实验、细胞克隆形成、Transwell实验、裸鼠皮下异位成瘤和腹腔转移模型等检测BMP9-Notch1信号通路对卵巢癌细胞的增殖、迁移、侵袭、肿瘤生长以及腹腔转移等作用的影响。(3)通过转录组测序检测过表达BMP9作用于卵巢癌细胞的下游差异表达基因;Tq-PCR实验验证ID2等相关靶基因的表达;通过c Bio Portal数据库分析过表达BMP9上调的靶基因与Notch1的共表达关系;Tq-PCR实验检测ID2、c-Myc、Cyclin A2、MMP9、p27在BMP9-Notch1信号通路作用于卵巢癌细胞中的表达情况;KEGG pathway富集及蛋白互作关系分析BMP9、Notch1与下游PI3K/AKT信号通路的关系;WB实验验证BMP9-Notch1作用于卵巢癌细胞对PI3K、p-PI3K、AKT、p-AKT蛋白表达的影响;细胞IC50实验检测PI3K抑制剂LY294002的IC50值;构建过表达BMP9、Notch1胞内域(NICD1)重组腺病毒与LY294002相互作用,应用WST-1、Transwell实验检测LY294002对BMP9、NICD1在卵巢癌细胞中增殖、迁移/侵袭作用的影响;采用WB实验验证BMP9、NICD1和/或LY294002作用于卵巢癌细胞对PI3K、p-PI3K、AKT、p-AKT、c-Myc、Cyclin A2、MMP9等蛋白表达的影响。(4)通过代谢组学测序筛选过表达BMP9作用于SKOV3细胞的差异代谢物;对转录组学的差异基因与代谢组学的差异代谢物进行相关性分析,探究BMP9-Notch1在卵巢癌细胞中的分子机制。结果:(1)本研究发现BMP9在人卵巢癌临床组织和细胞中表达升高;BMP9高表达与病理高分级、无进展生存期缩短显著相关;沉默或过表达BMP9可显著降低或增强卵巢癌细胞的增殖活力和迁移/侵袭能力。(2)Notch1在人卵巢癌组织中表达显著升高,其表达水平与卵巢癌患者无进展生存期成负相关。人卵巢癌细胞中表达不同的Notch受体和/或配体,其中Notch1在卵巢癌细胞SKOV3、OVCAR3中的表达显著升高。过表达BMP9显著上调Notch1、Jag2的m RNA表达,同时诱导NICD1蛋白的累积。DBZ或dn Notch1显著抑制卵巢癌细胞增殖活力和迁移能力;过表达BMP9增强卵巢癌细胞增殖活力和迁移能力的作用被DBZ抑制。过表达BMP9促进卵巢癌细胞增殖活性、克隆形成、细胞周期S/G2期进展、细胞划痕愈合、迁移/侵袭的作用能够被dn Notch1抑制;体内实验证实过表达BMP9促进卵巢癌肿瘤生长和腹腔种植转移,dn Notch1可抑制这些作用。(3)转录组测序筛选出过表达BMP9下游的靶基因有25个上调差异表达基因,27个下调差异表达基因。在上调差异表达基因中,ID2靶基因的表达与BMP9-Notch1信号轴显著相关。BMP9通过激活Notch1上调ID2、c-Myc、Cyclin A2、MMP9以及下调p27的表达促进卵巢癌恶性进展。BMP9-Notch1与PI3K/AKT信号通路密切相关。PI3K抑制剂LY294002抑制过表达BMP9、NICD1促进卵巢癌细胞增殖、迁移和侵袭的作用。过表达BMP9、NICD1诱导PI3K、AKT磷酸化;过表达BMP9、NICD1显著上调c-Myc、MMP9、Cyclin A2的m RNA和蛋白表达,而这些作用被LY294002抑制。(4)代谢组测序筛选出过表达BMP9有235个上调差异代谢物,13个下调差异代谢物;BMP9/Notch1/ID2信号轴与3-磷酸甘油酸等代谢物密切相关。结论:BMP9通过激活Notch1/PI3K/AKT信号轴上调ID2、c-Myc、Cyclin A2、MMP9等靶基因的表达,促进卵巢癌细胞增殖、迁移和侵袭,进而参与卵巢癌恶性进展。BMP9/Notch1/ID2信号轴可能通过调节3-磷酸甘油酸等代谢物,进而参与卵巢癌的生物学作用。