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卵巢癌在妇科恶性肿瘤中病死率居首位,五年生存率一直徘徊在20~30%,主要原因是:①难以早期发现;②术后易复发;③化疗易产生多药耐药。卵巢癌的发生机制一直是妇科肿瘤基础研究与临床研究的重点,掌握卵巢肿瘤恶性生物学行为的分子机制对于卵巢癌的预防、诊断及治疗十分重要。上述问题的解决都有赖于对其相关信号转导通路中信号分子的构成及其相互作用关系的阐明。
细胞膜上存在的糖复合物与细胞间的相互黏附、识别、细胞恶变、侵袭及转移等细胞生物学特性密切相关。细胞癌变后细胞中的糖复合物,特别是细胞膜上糖复合物中的糖链部分发生结构和量的变化,使其作为肿瘤标志物在临床工作中被广泛应用。在卵巢癌,主要表现为Ⅱ型糖链的变化,如Lewisy及Lewis x等组织-血型抗原的改变。75%的卵巢癌出现Lewisy不同程度的高表达;上皮性卵巢肿瘤标志物CA125的结构中含有Lewisy结构,说明Lewisy与上皮性卵巢肿瘤关系密切。Lewisy是双岩藻糖基化的寡糖。岩藻糖是终末糖基,其加入后糖链的加工终止,糖链的结构不再改变。正常情况下,Lewisy抗原主要表达于胚胎发生时期,在成人其表达则限于粒细胞和上皮组织细胞表面。当上皮组织发生癌变时,60%~90%的病人出现Lewisy抗原表达明显增高,如卵巢癌、胰腺癌、前列腺癌、结肠癌和非小细胞肺癌等,且Lewisy的水平与肿瘤的发展和预后相关。
Lewisy的上述特点使其成为肿瘤化疗的候选药靶。虽然目前针对Lewisy抗原靶点的治疗药物已经进入Ⅱ期临床试验,但是Lewisy与肿瘤发生、发展的相关机制研究甚少,了解有哪些蛋白参与其过程非常重要。α1,2-岩藻糖基转移酶基因(futl)是Lewisy合成的关键酶,我们在前期研究工作中,通过将人futl基因稳定转染入卵巢癌细胞系RMG-I中,成功构建了Lewisy高表达细胞模型RMG-I-H。并对其进行了相关系列研究,发现Lewisy作为众多受体表面的一部分,其表达增加活化受体进而激活了下游的PI3K/Akt和Raf/MEK/MAPK等信号转导通路,导致细胞核内HER2/neu等基因转录的加速,刺激DNA合成,加快细胞跳过G1期限制点进入S期,从而促进肿瘤细胞增殖、粘附、侵袭、转移、耐药等恶性生物学行为增强。信号转导通路网络复杂,Lewisy作用机制仍然不十分清楚。本文利用已建立的卵巢癌细胞模型RMG-I-H与其亲本细胞系RMG-I进行研究,目的在于探索Lewisy高表达细胞中差异表达蛋白的构成、相互作用关系及其与肿瘤生物学行为的相关性。为进一步研究Lewisy抗原高表达在卵巢癌中的作用机制及相关生物治疗提供科研思路和理论依据。
方法:
第一部分:将转染futl基因与转染空质粒载体的细胞系RMG-I-H与RMG-I-C进行2-DE分析与MALDI-TOF-MS鉴定,从而获得Lewisy高表达细胞中差异表达蛋白的构成。利用蛋白间相互作用预测软件STRING,将蛋白质组学结果与相应已完成的基因芯片结果联合建模,构建蛋白间的相互作用网络。通过检索UniPro蛋白质数据库进一步分析差异表达蛋白的生物学作用与细胞定位。利用文献检索软件PubMatrix建立检索矩阵,分析Lewisy高表达细胞中的差异表达蛋白与肿瘤恶性生物学行为的相关性。
第二部分:选取蛋白质组学结果中与PI3K信号通路密切相关的肌醇单磷酸酶IMPA1作为研究对象,利用Western blot方法分别检测三对细胞系RMG-I与RMG-I-H(Lewisy相关),SKOV3与SKOV3/DDP(顺铂耐药相关,Lewisy相关),HP8910与HP8910/PM(转移相关,Lewisy相关)中IMPA1表达水平;利用Lewisy单克隆抗体对RMG-I-H细胞表面抗原进行阻断,检测阻断后细胞中IMPA1表达量与之是否存在时间依赖性与剂量依赖关系。采用免疫化学方法检测细胞爬片与临床病理切片中目的蛋白的定位与表达水平,并分析目的蛋白与各种病理学参数间的关系。
结果:
第一部分:蛋白质组学方法共鉴定出21个差异表达蛋白,主要分布于胞质与胞核,参与信号转导,增殖、凋亡及物质代谢等过程。蛋白质相互作用建模发现了两个作用核心:PCNA和ERBB2。文献挖掘发现蛋白质组学结果中有35%与肿瘤密切相关,主要参与增殖与凋亡;基因组学结果中有50%与肿瘤密切相关,主要参与增殖与粘附。
第二部分:IMPA1在耐药、转移、Lewisy高表达细胞中高表达;IMPA1表达对Lewisy单克隆抗体阻断作用存在明确的时间与剂量相关性,低浓度时下调,中、高浓度则强烈上调;细胞和组织免疫化学结果证明IMPA1在胞浆及胞核内均有表达,以胞浆表达为主。核表达阳性率在年轻病人和粘液性卵巢癌中明显增高。
结论:
1、文献挖掘结果提示Lewisy高表达细胞中的差异表达蛋白与肿瘤增殖、耐药、转移、粘附、凋亡等生物学行为相关,尤其与增殖和粘附的关系最为密切。
2、PCNA与ERBB2是差异表达蛋白相互作用预测网络模型的核心蛋白,可能在Lewisy高表达卵巢上皮肿瘤的生物学特性变化机制中发挥重要作用。
3、IMPA1参与Lewisy抗体封闭后的反馈作用机制,可能通过加强第二信使IP3、DAG、Ca2+的作用而部分抵消抗体的作用。
4、IMPA1不仅分布于胞浆,在卵巢癌细胞的胞核内也有表达,且其表达阳性率与病人年龄和肿瘤组织学类型相关。