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脑胶质母细胞瘤是脑内最常见的原发肿瘤,其发病率占脑内肿瘤的30%~50%,在脑胶质母细胞瘤的不同组织分型中,星形胶质母细胞瘤最为多见[1]。目前治疗脑星形胶质母细胞瘤的主要手段是手术切除和术后放化疗的联合治疗方法。尽管近三十年来脑星形胶质母细胞瘤的治疗疗效有较大改善,但是手术治疗只能做到肉眼切除,而多数呈“树根状”生长的脑星形胶质母细胞瘤通常浸润到正常脑组织中,导致手术切除不干净。另一方面由于人体内血脑屏障的原因,大多数抗肿瘤药物不能进入大脑充分发挥作用,给抗脑胶质母细胞瘤药物的开发也带来了很大挑战[2]。因此,发掘新的具有诊断和治疗意义的生物标记分子,进一步了解其作用机制,对脑胶质母细胞瘤的早期诊断和临床治疗具有重要意义。
凝集素是一种能和糖结合的蛋白,蛋白分子量为45 000,在黏着反应和细胞识别中起关键作用,研究[3]发现可通过发挥凝集素在肿瘤细胞之间的黏着功效用于肿瘤的临床治疗。C型凝集素蛋白家族4成员M(CLEC4M),也称为DC-SIGNR,是一种依赖Ca2+的C型凝集素,主要表达于淋巴窦内皮细胞、肝窦状内皮细胞和胎盘的毛细血管内皮细胞表面,参与机体对病原微生物的识别及免疫应答[4-5]。CLEC4M除了与病原体的感染密切相关,研究[6-7]表明CLEC4M同样参与了肿瘤免疫应答,在部分肿瘤组织中CLEC4M的表达水平发生异常,如CLEC4M过表达抑制肝癌的发生发展,与对照癌旁组织相比其在肝癌组织中的表达量下降;在对肺癌病人CLEC4M表达水平的研究中,也得到一致的结果[8]。但在结直肠癌中,CLEC4M的表达水平明显高于正常对照组,CLEC4M过表达促进结直肠癌的增殖、迁移和侵袭能力[9]。尽管CLEC4M在不同癌症中对于肿瘤发生发展所产生的作用不同,但是其对星形胶质母细胞瘤的作用目前还鲜见相关报道。
根据人类蛋白图谱数据库(human protein atls,HPA)资料,前期我们发现CLEC4M在星形胶质母细胞瘤病人的癌症组织中表达,但在正常脑组织中表达量很少;通过在线生存曲线分析,发现随着CLEC4M在星形胶质母细胞瘤病人中表达水平的升高,病人的生存时间缩短,我们推测CLEC4M可能促进星形胶质母细胞瘤的增殖。鉴于此,本课题将在细胞和分子水平上深入探讨CLEC4M对星形胶质母细胞瘤细胞生物学行为的影响及其作用机制,有助于临床上星形胶质母细胞瘤的早期诊断和治疗。
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为了检测CLEC4M对脑星形胶质母细胞瘤的作用,在U-118 MG和U-87 MG细胞中转染CLEC4M过表达克隆慢病毒和shRNA干扰克隆慢病毒,添加嘌呤霉素进行筛选,建立了CLEC4M稳转细胞系。RT-qPCR检测结果显示,分别与对照组U118-MG/Vector和U87-MG/Vector稳转细胞系比,过表达CLEC4M的稳转细胞系U118-MG/CLEC4M和U87-MG/CLEC4M中CLEC4M的mRNA水平均明显升高(P < 0.01);分别与对照组U118-MG/shCon和U87-MG/shCon稳转细胞系比,干扰CLEC4M的稳转细胞系U118-MG/shCLEC4M和U87-MG/shCLEC4M中CLEC4M的mRNA水平均明显降低(P < 0.01)(见表 1)。提示CLEC4M在脑星形胶质母细胞瘤中干扰和过表达成功,稳转细胞系可用于后续实验。
分组 n CLEC4M mRMA t P U118-MG/shCon 3 1.00 50.87 < 0.01 U118-MG/shCLEC4M 3 0.45±0.02 U118-MG/Vector 3 1.00 4.70 < 0.01 U118-MG/CLEC4M 3 2151.00±792.25 U87-MG/shCon 3 1.00 6.16 < 0.01 U87-MG/shCLEC4M 3 0.22±0.22 U87-MG/Vector 3 1.00 7.06 < 0.01 U87-MG/CLEC4M 3 7276.40±1784.61 表 1 CLEC4M干扰和过表达稳转细胞系中CLEC4M的mRNA水平(x±s)
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CCK-8细胞毒性实验检测CLEC4M对脑星形胶质母细胞瘤增殖能力影响的结果显示,分别与对照组U118-MG/Vector和U87-MG/Vector细胞相比,发现过表达CLEC4M的U118-MG/CLEC4M和U87-MG/CLEC4M细胞的增殖率均明显升高(P < 0.05~P < 0.01);分别与对照组U118-MG/shCon和U87-MG/shCon细胞相比,干扰CLEC4M的U118-MG/shCLEC4M和U87-MG/shCLEC4M细胞的增殖率均明显降低(P < 0.05~P < 0.01)(见表 2)。提示CLEC4M促进脑星形胶质母细胞瘤的增殖。
分组 n OD450(24 h) OD450(48 h) OD450(72 h) U118-MG/shCon 3 0.91±0.05 1.03±0.02 1.65±0.05 U118-MG/shCLEC4M 3 0.64±0.05 0.86±0.04 1.34±0.07 t — 7.03 5.98 6.14 P — < 0.01 < 0.01 < 0.01 U118-MG/Vector 3 0.70±0.04 0.86±0.03 1.52±0.06 U118-MG/CLEC4M 3 0.84±0.04 0.95±0.04 1.76±0.11 t — 4.36 3.29 3.32 P — < 0.05 < 0.05 < 0.05 U87-MG/shCon 3 0.44±0.03 0.51±0.04 0.91±0.06 U87-MG/shCLEC4M 3 0.35±0.02 0.40±0.02 0.64±0.03 t — 4.29 4.02 7.42 P — < 0.05 < 0.05 < 0.01 U87-MG/Vector 3 0.36±0.00* 0.44±0.03 0.63±0.02 U87-MG/CLEC4M 3 0.43±0.01 0.53±0.03 0.94±0.04 t — 15.81 3.92 11.09 P — < 0.01 < 0.05 < 0.01 注:0.00*代表 < 0.001 表 2 CLEC4M促进脑星形胶质母细胞瘤的增殖(x±s)
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通过流式细胞实验进一步检测CLEC4M是如何影响脑星形胶质母细胞瘤的细胞增殖,结果显示,与对照组相比,发现过表达CLEC4M的U118-MG/CLEC4M细胞与对照组细胞U118-MG/Vector相比,G0/G1期细胞比例显著降低(P < 0.05),S期细胞比例显著上升(P < 0.05),G2/M期细胞比例无明显变化(P>0.05),在U87-MG细胞中得到一致的结果(见图 1~2、表 3)。表明CLEC4M在G0/G1和S期影响细胞周期从而促进脑星形胶质母细胞瘤的增殖能力。
分组 n G0/G1 S G2 U118-MG/Vector 3 60.60±1.65 25.70±2.14 12.09±2.63 U118-MG/CLEC4M 3 49.77±3.87 33.27±2.89 14.53±0.85 t — 4.46 3.65 1.53 P — < 0.05 < 0.05 >0.05 U87-MG/Vector 3 60.20±3.65 25.87±2.55 11.17±0.81 U87-MG/CLEC4M 3 49.77±0.31 31.77±0.40 13.10±1.01 t — 4.93 3.96 2.57 P — < 0.01 < 0.05 >0.05 表 3 CLEC4M对细胞周期的影响(x±s)
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通过细胞划痕实验对CLEC4M对脑星形胶质母细胞瘤迁移能力影响的检测显示,与对照组相比,发现过表达CLEC4M促进U-118MG和U-87MG细胞的迁移(P < 0.05);干扰CLEC4M抑制U-118MG和U-87MG细胞的迁移(P < 0.05)(见图 3~4、表 4)。表明CLEC4M促进脑星形胶质母细胞瘤的迁移。
分组 n 愈合率/% t P U118-MG/shCon 3 0.60±0.04 5.45 < 0.05 U118-MG/shCLEC4M 3 0.44±0.01 U118-MG/Vector 3 0.50±0.02 8.08 < 0.05 U118-MG/CLEC4M 3 0.73±0.03 U87-MG/shCon 3 0.66±0.07 4.75 < 0.05 U87-MG/shCLEC4M 3 0.39±0.03 U87-MG/Vector 3 0.58±0.01 6.25 < 0.05 U87-MG/CLEC4M 3 0.76±0.04 表 4 CLEC4M促进脑星形胶质母细胞瘤的迁移(x±s)
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为了分析CLEC4M影响脑星形胶质母细胞瘤发展的具体作用机制,利用转录组测序技术对U118-MG/CLEC4M细胞(过表达CLEC4M)与U118-MG/Vector细胞(正常表达CLEC4M)进行检测,分析2组间的转录本信息,鉴定差异表达的基因。转录组测序结果发现在2组中共有5 857个基因的转录水平有明显改变,其中2 897个基因显著上调,2 960个基因显著下调(见图 5)。我们将鉴定的差异表达基因进行GO分析,结果显示这些差异表达基因多数与肽链翻译起始的生物过程、细胞基质结合的细胞组成、钙粘蛋白连接的分子功能等生物过程有关;KEGG富集通路分析显示差异表达的基因主要在核糖体、细胞周期以及癌症信号通路中富集(见图 6)。
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为了进一步明确CLEC4M影响癌症信号通路的具体基因,对癌症信号通路中差异表达基因的转录水平进行分析。与对照组相比,发现在U118-MG细胞中过表达CLEC4M可特异性降低CCNB1、CCND3、APAF1的mRNA水平(P < 0.05~P < 0.01);相反,在U118-MG细胞中过表达CLEC4M可特异性升高STEAP3、RRM2B、FAS的mRNA水平(P < 0.01)(见表 5)。表明CLEC4M可能与癌症信号通路中的CCNB1、CCND3、APAF1、STEAP3、RRM2B、FAS这些基因互作共同促进脑星形胶质母细胞瘤增殖和迁移。
分组 n CCNB1 CCND3 APAF1 STEAP3 RRM2B FAS U118-MG/Vector 3 108.67±4.33 10.52±0.43 3.43±0.45 52.27±2.14 14.62±1.24 3.67±0.18 U118-MG/CLEC4M 3 75.37±2.15 4.96±0.21 2.33±0.14 75.82±2.15 19.91 ±1.28 4.73±0.32 t — 11.93 20.16 4.08 13.44 5.13 4.96 P — < 0.01 < 0.01 < 0.05 < 0.01 < 0.01 < 0.01 表 5 癌症信号通路中差异表达基因的转录水平(x±s)
CLEC4M对脑星形胶质母细胞瘤的增殖和迁移的影响
Study on CLEC4M in promoting the proliferation and migration of brain astroblastoma
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摘要:
目的探讨C型凝集素蛋白家族4成员M(CLEC4M)对脑星形胶质母细胞瘤增殖和迁移的影响及其作用机制。 方法慢病毒转染法构建过表达和干扰CLEC4M的脑星形胶质母细胞瘤细胞系;并用实时定量PCR法检测CLEC4M的转录水平。CCK-8细胞毒性实验和细胞划痕实验分别检测CLEC4M对细胞增殖和迁移的影响,流式细胞术分析CLEC4M对细胞周期的影响。转录组测序技术鉴定癌症信号通路上被CLEC4M调控的基因。 结果过表达和干扰CLEC4M脑星形母细胞瘤细胞株被成功构建,且过表达和干扰的效果显著(P < 0.01)。CLEC4M促进脑星形胶质母细胞瘤的增殖和迁移,且CLEC4M主要影响G0/G1和S期来调控细胞周期进程(P < 0.05~P < 0.01)。此外,转录组测序结果发现在脑星形胶质母细胞瘤中过表达CLEC4M导致5 857个基因在转录水平上有明显变化,其中2 897个基因显著上调,2 960个基因显著下调。KEGG富集通路分析显示这些差异表达的基因显著富集于核糖体、细胞周期以及癌症信号通路中。CLEC4M与癌症信号通路中的CCNB1、CCND3、APAF1、STEAP3、RRM2B、FAS这些基因相互作用共同促进脑星形胶质母细胞瘤增殖和迁移(P < 0.05~P < 0.01)。 结论CLEC4M促进脑星形胶质母细胞瘤的增殖和迁移。 -
关键词:
- 脑星形胶质母细胞瘤 /
- C型凝集素蛋白家族4成员M /
- 增殖 /
- 迁移
Abstract:ObjectiveTo investigate the effect of CLEC4M on brain astroblastoma proliferation and migration, as well as the mechanism behind it. MethodsBrain astroblastoma cell lines overexpressing and interfering with CLEC4M were constructed by lentivirus transfection. Real-time quantitative PCR was used to determine the level of CLEC4M expression. The effects of CLEC4M on the proliferation and migration of brain astroblastoma were studied using the CCK-8 test and the cell scratch assay, and the effect of CLEC4M on the cell cycle of brain astroblastoma was studied using flow cytometry. Transcriptome sequencing was used to identify genes in cancer signaling pathways regulated by CLEC4M. ResultsBrain astroblastoma cell lines overexpressing and interfering with CLEC4M were successfully constructed, and the overexpression and interference effect were significant(P < 0.01). CLEC4M increased astroblastoma proliferation and migration, and it mostly affected the G0/G1 and S phases of the cell cycle to regulate cell cycle progression(P < 0.05 to P < 0.01). In addition, overexpression of CLEC4M in brain astroblastoma also modified the expression levels of 5 857 genes, with 2 897 genes highly up-regulated and 2 960 genes significantly down-regulated, according to transcriptome sequencing studies. The differentially expressed genes were largely enriched in ribosomes, cell cycle, and cancer signaling pathways, according to KEGG analysis. CLEC4M interacted with CCNB1, CCND3, APAF1, STEAP3, RRM2B and FAS genes in cancer signaling pathways(P < 0.05 to P < 0.01). ConclusionsCLEC4M can increase the proliferation and migration of brain astroblastoma. -
Key words:
- brain astroblastoma /
- recombinant C-type lectin domain /
- proliferation /
- migration
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表 1 CLEC4M干扰和过表达稳转细胞系中CLEC4M的mRNA水平(x±s)
分组 n CLEC4M mRMA t P U118-MG/shCon 3 1.00 50.87 < 0.01 U118-MG/shCLEC4M 3 0.45±0.02 U118-MG/Vector 3 1.00 4.70 < 0.01 U118-MG/CLEC4M 3 2151.00±792.25 U87-MG/shCon 3 1.00 6.16 < 0.01 U87-MG/shCLEC4M 3 0.22±0.22 U87-MG/Vector 3 1.00 7.06 < 0.01 U87-MG/CLEC4M 3 7276.40±1784.61 表 2 CLEC4M促进脑星形胶质母细胞瘤的增殖(x±s)
分组 n OD450(24 h) OD450(48 h) OD450(72 h) U118-MG/shCon 3 0.91±0.05 1.03±0.02 1.65±0.05 U118-MG/shCLEC4M 3 0.64±0.05 0.86±0.04 1.34±0.07 t — 7.03 5.98 6.14 P — < 0.01 < 0.01 < 0.01 U118-MG/Vector 3 0.70±0.04 0.86±0.03 1.52±0.06 U118-MG/CLEC4M 3 0.84±0.04 0.95±0.04 1.76±0.11 t — 4.36 3.29 3.32 P — < 0.05 < 0.05 < 0.05 U87-MG/shCon 3 0.44±0.03 0.51±0.04 0.91±0.06 U87-MG/shCLEC4M 3 0.35±0.02 0.40±0.02 0.64±0.03 t — 4.29 4.02 7.42 P — < 0.05 < 0.05 < 0.01 U87-MG/Vector 3 0.36±0.00* 0.44±0.03 0.63±0.02 U87-MG/CLEC4M 3 0.43±0.01 0.53±0.03 0.94±0.04 t — 15.81 3.92 11.09 P — < 0.01 < 0.05 < 0.01 注:0.00*代表 < 0.001 表 3 CLEC4M对细胞周期的影响(x±s)
分组 n G0/G1 S G2 U118-MG/Vector 3 60.60±1.65 25.70±2.14 12.09±2.63 U118-MG/CLEC4M 3 49.77±3.87 33.27±2.89 14.53±0.85 t — 4.46 3.65 1.53 P — < 0.05 < 0.05 >0.05 U87-MG/Vector 3 60.20±3.65 25.87±2.55 11.17±0.81 U87-MG/CLEC4M 3 49.77±0.31 31.77±0.40 13.10±1.01 t — 4.93 3.96 2.57 P — < 0.01 < 0.05 >0.05 表 4 CLEC4M促进脑星形胶质母细胞瘤的迁移(x±s)
分组 n 愈合率/% t P U118-MG/shCon 3 0.60±0.04 5.45 < 0.05 U118-MG/shCLEC4M 3 0.44±0.01 U118-MG/Vector 3 0.50±0.02 8.08 < 0.05 U118-MG/CLEC4M 3 0.73±0.03 U87-MG/shCon 3 0.66±0.07 4.75 < 0.05 U87-MG/shCLEC4M 3 0.39±0.03 U87-MG/Vector 3 0.58±0.01 6.25 < 0.05 U87-MG/CLEC4M 3 0.76±0.04 表 5 癌症信号通路中差异表达基因的转录水平(x±s)
分组 n CCNB1 CCND3 APAF1 STEAP3 RRM2B FAS U118-MG/Vector 3 108.67±4.33 10.52±0.43 3.43±0.45 52.27±2.14 14.62±1.24 3.67±0.18 U118-MG/CLEC4M 3 75.37±2.15 4.96±0.21 2.33±0.14 75.82±2.15 19.91 ±1.28 4.73±0.32 t — 11.93 20.16 4.08 13.44 5.13 4.96 P — < 0.01 < 0.01 < 0.05 < 0.01 < 0.01 < 0.01 -
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