CN111458519B - Hlf在肺癌干预中的用途 - Google Patents
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Abstract
本发明证实了HLF蛋白低表达预示着肺癌远处转移风险高,并且HLF基因缺失和启动子甲基化能够预测肺癌远处转移风险高,此外,HLF上调能抑制肺部转移灶形成,并且抑制肺癌远处转移。因此,本发明提出检测HLF蛋白水平、HLF基因拷贝数、HLF基因启动子甲基化至少任一方案的试剂在制备预测肺癌远处转移风险的试剂中的用途,以及调节HLF的试剂在预防或治疗肺癌远处转移的用途。通过以上技术方案为肺癌远处转移的及早干预和预防提供帮助。
Description
技术领域
本发明属于生物医学领域,更具体地涉及,HLF在肺癌干预中的用途。
背景技术
肺癌是当今全球发病率和死亡率最高的恶性肿瘤。据世界癌症发生情况的最新统计,仅2018年,就有210万新发肺癌案例,并有180万人因为肺癌死亡,占癌症死亡率的18.4%。中国更是肺癌的高发地区,每10万人里有超过40人为肺癌患者。肺癌的远处转移是导致肺癌患者死亡的最重要原因,56%的肺癌病亡者存在远处转移的情况,并且,年轻的肺癌患者发生转移的概率更高,因肿瘤转移导致的死亡率高达90%。尽管分子诊断等新技术的应用对及早癌症诊断提供了帮助,然而超过一半的肺癌患者在初次诊断时已发现远处转移,失去了根治手术的机会。因此,发现新的预测肺癌远处转移风险的标志物及提高定向干预的策略,对降低肺癌远处转移死亡率具有重要意义。
目前并未有报道指出肝性白血病因子(Hepatic leukemia factor,HLF)在预测肺癌远处转移风险及定向干预中的用途。
发明内容
本发明的目的在于提供HLF表达、缺失及甲基化在预测肺癌远处转移风险的新用途,以及调节HLF在肺癌远处转移预防和治疗的新用途。
本发明所采取的技术方案是:
检测HLF标志物的试剂在制备预测肺癌发生远处转移风险的试剂中的用途;所述检测HLF标志物的试剂包括以下至少一种:
(a)检测HLF蛋白水平的试剂;
(b)检测HLF基因拷贝数的试剂;
(c)检测HLF基因启动子甲基化的试剂。
在一些实施方式中,检测HLF蛋白水平的试剂包括特异性结合HLF蛋白的抗体。
在一些实施方式中,检测HLF基因拷贝数的试剂包括特异性结合HLF基因或其片段的引物,或特异性结合HLF基因或其片段的探针。
在一些实施方式中,检测HLF基因启动子甲基化的试剂包括特异性检测HLF基因启动子甲基化位点的引物和/或探针。
在一些实施方式中,HLF基因启动子甲基化位点包括cg01392772、cg05452524、cg02383154、cg01185682、cg01451391至少一种。
在一些实施方式中,所述肺癌包括肺腺癌、肺鳞癌、大细胞肺癌、或小细胞肺癌。
在一些实施方式中,所述远处转移包括脑转移、骨转移、或肝转移。
在一些实施方式中,调节HLF的物质用于制备预防和/或治疗肺癌远处转移药物的用途,所述调节HLF的物质能够提高HLF表达水平。
在一些实施方式中,所述调节HLF的物质包括HLF蛋白、含HLF基因的载体,HLF模拟物。
在一些实施方式中,所述肺癌包括肺腺癌、肺鳞癌、大细胞肺癌、或小细胞肺癌。
在一些实施方式中,所述远处转移包括脑转移、骨转移、或肝转移。
本发明的有益效果是:
本发明证实了HLF蛋白低表达预示着肺癌远处转移风险高,并且HLF基因缺失和启动子甲基化也能够预测肺癌远处转移风险高,此外,HLF上调能抑制肺癌细胞的肺部定植、生长和远处转移。因此,本发明提出检测HLF蛋白水平、HLF基因拷贝数、HLF基因启动子甲基化至少任一方案的试剂在制备预测肺癌远处转移风险的试剂中的用途,以及调节HLF的试剂在预防或治疗肺癌远处转移的用途。通过以上技术方案为肺癌远处转移的及早干预和预防提供帮助。
附图说明
图1:HLF蛋白肺癌组织中表达下调预示着患者更高的远处转移风险;其中,A.HLF免疫组化染色的特征图:B.HLF免疫组化染色指数的分布图;C.相对于良性病变组织,肺腺癌、鳞癌及其他类型肺癌中HLF均表达下调;D-F.在全部类型的肺癌(all)、肺腺癌(ADC)和肺鳞癌(SQC)中,HLF蛋白的低表达预示着患者更短的无远处转移生存时间。
图2:HLF基因的缺失及甲基化情况与HLF蛋白表达下调相关;其中,A.HLF基因组的结构示意图;B.20例肺癌组织中HLF的基因组拷贝数变异情况;C.20例肺癌组织中HLF的启动子甲基化情况;D.20例肺癌组织中拷贝数变异及甲基化情况的评分的占比;E.20例肺癌组织中肺癌组织中拷贝数变异及甲基化情况的评分与HLF蛋白表达情况的相关性。
图3:HLF基因的缺失及甲基化预示着患者更高的远处转移风险;其中,A-C.在全部类型的肺癌、肺腺癌和肺鳞癌中,HLF基因缺失及甲基化高评分预示着患者更短的无远处转移生存时间。
图4:不同肺癌细胞中过表达或沉默HLF的情况。
图5:过表达或沉默HLF对肺癌小鼠模型的影响,其中,A.肺部及H&E染色情况,B.肺部结节数,C.肺部单位面积肿瘤细胞数,D和E.不同模型小鼠的累积存活率,F.骨、脑、肝部及H&E染色情况,G.骨中单位面积肿瘤细胞数,H.脑部单位面积肿瘤细胞数,I.肝部单位面积肿瘤细胞数。
具体实施方式
本发明的在一些实施方式中,涉及检测HLF标志物的试剂在制备预测肺癌发生远处转移风险的试剂中的用途;所述检测HLF标志物的试剂包括以下至少一种:(a)检测HLF蛋白水平的试剂;(b)检测HLF基因拷贝数的试剂;(c)检测HLF基因启动子甲基化的试剂。具体地例如,在一些实施方式中,检测HLF蛋白水平的试剂在制备预测肺癌发生远处转移风险的试剂中的用途。在一些实施方式中,检测HLF基因拷贝数的试剂在制备预测肺癌发生远处转移风险的试剂中的用途。在一些实施方式中,检测HLF基因启动子甲基化的试剂在制备预测肺癌发生远处转移风险的试剂中的用途。在一些实施方式中,检测HLF基因拷贝数的试剂和检测HLF基因启动子甲基化的试剂在制备预测肺癌发生远处转移风险的试剂中的用途。在一些实施方式中,检测HLF蛋白水平的试剂、检测HLF基因拷贝数的试剂和检测HLF基因启动子甲基化的试剂在制备预测肺癌发生远处转移风险的试剂中的用途。
在一些实施方式中,检测HLF标志物的试剂用于检测来自肺癌受试者的生物样品,所述生物样品包括从肺癌受试者分离的肿瘤相关的体液样品、组织样品或肿瘤样品。在一些实施方式中,体液样品例如为血液、血浆、血清、淋巴液、脑脊髓液、滑液、尿液、唾液、粘液等。在一些实施方式中,组织样品例如活体组织、石蜡包埋组织、冰冻组织等。在一些实施方式,细胞样品例如外周血单个核细胞、T淋巴细胞、B淋巴细胞、循环肿瘤细胞等。
在一些实施方式中,采用检测HLF蛋白水平的试剂进行检测,当HLF蛋白表达水平低于设定阈值,则预测受试者的肺癌远处转移风险高。所述阈值通常是用于在大量肺癌生物样品中区分HLF蛋白表达水平高低的值。在一些实施方式中,阈值为免疫组化染色评分SI=4,当SI≤4时,预测受试者的肺癌远处转移风险高。在一些实施方式中,采用检测HLF基因拷贝数的试剂进行检测,当HLF基因缺失,则预测受试者的肺癌远处转移风险高。在一些实施方式中,采用检测HLF基因启动子甲基化的试剂进行检测时,当HLF基因启动子存在甲基化,则预测受试者的肺癌远处转移风险高。在一些实施方式中,采用检测HLF基因拷贝数的试剂进行检测,以及采用检测HLF基因启动子甲基化的试剂进行检测时,当HLF基因缺失及启动子存在甲基化的综合评分高,则预测受试者的肺癌远处转移风险高。
在一些实施方式中,检测HLF蛋白水平的试剂包括特异性结合HLF蛋白的抗体。在一些实施方式中,检测HLF基因拷贝数的试剂包括特异性结合HLF基因或其片段的引物,或特异性结合HLF基因或其片段的探针。在一些实施方式中,检测HLF基因启动子甲基化的试剂包括特异性检测HLF基因启动子甲基化位点的引物和/或探针。在一些实施方式中,HLF基因启动子甲基化位点包括cg01392772、cg05452524、cg02383154、cg01185682、cg01451391至少一种。在一些实施方式中,HLF基因启动子甲基化位点包括cg01392772、cg05452524、cg02383154、cg01185682、cg01451391。在一些实施方式中,针对以上五种HLF基因启动子甲基化位点的引物如表2所示,分别检测以上五个甲基化位点(CpGsite)。
在一些实施方式中,可有效预测发生远处转移风险肺癌群体中,肺癌包括肺腺癌、肺鳞癌、大细胞肺癌、或小细胞肺癌。在一些实施方式中,肺癌为全类型肺癌。在一些实施方式中,肺癌为肺腺癌。在一些实施方式中,肺癌为肺鳞癌。本申请描述的其他类型的肺癌,是指除肺腺癌和肺鳞癌外的其他肺癌,如大细胞肺癌、小细胞肺癌等其他分型。
在一些实施方式中,远处转移包括脑转移、骨转移、肝转移,但不限于此。
在一些实施方式中,还涉及调节HLF的物质用于制备预防和/或治疗肺癌远处转移药物的用途,所述调节HLF的物质能够提高HLF表达水平。所述提高HLF表达水平可以通过直接提高的方式,所述直接是指能够直接产生HLF蛋白或直接替代HLF蛋白发挥作用,如HLF蛋白分子、HLF蛋白修饰物、HLF蛋白模拟物、含HLF基因的表达载体等;也可以通过间接提高的方式,如使用一些能够靶向促进HLF蛋白表达的物质,其并不能直接产生HLF蛋白或者替代HLF蛋白发挥作用,而是通过靶向关系,进而促进HLF表达量提高。
在一些实施方式中,所述调节HLF的物质包括HLF蛋白、含HLF基因的载体,HLF模拟物。
在一些实施方式中,所述肺癌包括肺腺癌、肺鳞癌、大细胞肺癌、或小细胞肺癌。
在一些实施方式中,所述远处转移包括脑转移、骨转移、或肝转移,但不限于此。
下面结合具体实验,进一步阐述本发明思路,但本发明的保护范围但并不局限于此。
下述实验例中所使用的实验方法或实验条件,如无特殊说明,均按常规方法或厂家说明书进行,下述实验例中所用的材料、试剂等,如无特殊说明,均可从商业途径得到。
材料与方法
1、临床材料
64例肺良性病变组织和342例肺癌组织采集自江门市中心医院,其中肺癌组织包括204例肺腺癌(ADC)、112例肺鳞癌(SQC)和26例其他肺癌。
2、免疫组化检测
先将冰冻组织切片在福尔马林中固定10min;在TE(pH9.0)中进行微波抗原修复;用3%H202灭活内源性过氧化氢酶;山羊血清封闭,用一抗稀释液按照1:100的浓度稀释抗HLF的一抗(Invitrogen,USA),4℃湿盒中孵育过夜;切片用TBS/0.05%Tween 20洗10min,重复3次;二抗室温孵育30min;三抗室温孵育30min;DAB显色5min后用苏木素染液复染;将切片在不同浓度酒精中梯度脱水,置37℃烤箱烘干15-20min;用中性树脂封片。HLF蛋白表达水平根据免疫组化的肿瘤细胞阳性率及染色深度进行综合评分,由两位病理科医师在双盲条件下各自独立评判,取两者的平均值。首先根据切片肿瘤细胞的阳性率进行评分,在高倍镜下(×200倍)随机选取4个不同的视野,计数细胞总数及阳性细胞数,按阳性细胞所占的百分比计分,评分如下:没有阳性的肿瘤细胞:0分;<10%肿瘤细胞为阳性:1分;10%~35%肿瘤细胞为阳性:2分;35%~70%肿瘤细胞为阳性:3分;>70%肿瘤细胞为阳性:4分。然后根据阳性肿瘤细胞的总体染色深度进行评分:没有染色信号为0分;淡黄色为1分;深黄色为2分;棕黄色为3分。最后将阳性率评分与染色强度评分相乘,得到0、1、2、3、4、6、8、9或12共9个等级的免疫组化染色评分(Staining index,SI),SI=4为HLF表达水平的中位数,SI≤4的样品设置为HLF低表达组,SI>6的样品设置为HLF高表达组。
3、HLF基因拷贝数的检测
肺癌组织和对应癌旁组织作为目标样本,健康人群血液单核细胞为对照样本,分别提取基因组DNA。采用TaqMan copy number assay(Thermo-Fisher,USA)检测HLF基因拷贝数的情况,TaqMan Copy Number Reference Assay RNase P(Thermo-Fisher,USA)检测RNase P作为内参基因。由Thermo-Fisher公司定制针对HLF的特异性PCR探针Hs01509093_cn,用无酶水将DNA样品统一稀释至5ng/L。检测体系如表1所示。
表1:反应体系。
加样完成后在ABI 7500Fast system(Thermo-Fisher,USA)上进行检测,反应条件为:Hold:95℃,10min;Cycle(40Cycles):95℃,15sec;60℃,1min。HLF基因拷贝数采用相对定量法(2^-△△Ct)进行计算。
4、HLF基因甲基化的检测
HLF基因甲基化的检测采用甲基化特异性PCR方法(Methylation-specific PCR,MSP),非小细胞肺癌样本用FastPure Cell/Tissue DNA Isolation Mini Kit(Vazyme,China)提取DNA,DNA样本经亚硫酸氢盐处理,将胞嘧啶(C)脱氨转变为尿嘧啶(U),所用试剂盒为EpiArt DNA Methylation Bisulfite Kit。针对HLF的启动子设计了5对特异性检测甲基化状态的引物,序列如表1所示:
表1:HLF启动子甲基化检测引物。
设计引物cg01392772(C),cg05452524(C),cg02383154(C),cg01185682(C),cg01451391(C)和cg01392772(T),cg05452524(T),cg02383154(T),cg01185682(T),cg01451391(T),采用Mighty TA-cloning Kit(TaKaRa,China)试剂盒,以pMD20-T为载体克隆质粒,分别作为阳性对照和阴性对照的模板。PCR扩增体系采用Taq GC buffer扩增系统(TaKaRa,China)进行甲基化的特异性扩增,以重亚硫酸盐处理后的基因组DNA为模板。反应结束后取10μl反应产物,琼脂糖凝胶电泳检测甲基化情况。
5、细胞材料
肺癌细胞系包括NCI-H1975(简称H1975)、NCI-H520(简称H520)、NCI-H460(简称H460)、NCI-H1299(简称H1299),来自中国科学院上海细胞研究所,培养基为补充有10%的胎牛血清(Gibco,美国)的RPMI-1640,细胞在含5%CO2培养箱中37℃培养。
6、质粒,小干扰RNA和转染
从基因组DNA中扩增人类HLF基因,并将其克隆到Ubi-MCS-3FLAG-SV40-嘌呤霉素慢病毒载体(CV064,Genechem,中国)。将人类HLF的短发夹(shRNA)RNA克隆到hU6-MCS-CBh-gcGFP-IRES-嘌呤霉素慢病毒载体(GV493,Genechem,中国)中,以上克隆产品有吉凯基因生物有限公司提供。使用Lipofectamine 3000试剂(Invitrogen,USA)进行质粒的转染。使用HEK293T细胞通过慢病毒感染产生表达HLF,shHLF#1或shHLF#2的稳定细胞系,并用0.5mg/L嘌呤霉素(Sigma-Aldrich,美国)筛选10天。
7、蛋白质印迹分析
取约100mg的待测组织/细胞,在液氮中用研钵碾碎,加入RIPA裂解液冰上裂解30min,收集裂解液,4℃,12,000g离心15min,收集上清,按BCA蛋白定量试剂盒说明书进行蛋白定量,向上清液加入体积量1/4的5×上样缓冲液,沸水浴10min后,冰浴5min。使用SDSPAGE蛋白电泳系统,上样量为30μg总蛋白,电泳参数为10%分离胶、5%浓缩胶,100V电泳90min至溴盼蓝指示剂迁移至底部后,进行电转移,使用0.45μm的PVDF膜,300mAl冰浴电转90min。电转结束后,膜使用5%脱脂奶粉封闭,TBST漂洗3遍5min,加入一抗(1:1000),4℃孵育过夜,TBST漂洗3遍5min,加入封闭液稀释的二抗(Thermo-Fisher),室温孵育lh,TBST漂洗3遍5min,加入ECL发光液,置于压片夹中X光底片感光lmin至20min,经显影定影处理:免疫印迹检测以α-tubulin为对照,抗HLF购自美国Invitrogen。
8、动物实验
每组至少使用6或8只裸鼠。对于尾静脉注射,将100μl PBS中的1-2×106细胞注射到BALB/c-nu小鼠的侧尾静脉中(4-6周龄;18-20g)。左心室接种小鼠模型的方法简而言之如下:将1-2×105细胞重悬于100μl PBS中,并通过28.5G胰岛素注射器接种到BALB/c-nu小鼠的左心室中。每周两次监测小鼠,并根据存活时间通过颈脱位法处死小鼠。解剖每组小鼠的肺,脑,肝和四肢,并用4%多聚甲醛固定。通过在TE脱钙溶液(pH 7.4)中轻轻摇动4周来使肢体脱钙。最后,所有组织均被石蜡包埋,并通过苏木精和曙红(H&E)处理。为了在尾静脉注射模型的小鼠肺中检测HLF,对组织进行0.6m的冰冻切片,并遵循与临床样品相同的处理方案。
实验例1、HLF蛋白表达下调预示肺癌远处转移风险高
利用免疫组化染色的方法,检测HLF在64例肺良性病变组织和342例肺癌组织中的HLF蛋白表达情况,其特征图1A,可见在良性病变的肉芽肿组织(Granuloma)中,HLF在核内有显著表达,而在腺癌(ADC)、鳞癌(SQC)和小细胞肺癌(SCLC)组织中,未见HLF在核内有显著表达。通过对染色指数(SI)进行统计,可明确,相对于良性病变组织,肺恶性组织中HLF的表达要显著下调,并根据SI的分布,选定小于6为HLF低表达,大于4为HLF高表达(图1B)。进一步分析HLF在不同病理类型的SI分布,可知相对于良性病变组织(Benign),肺腺癌、肺鳞癌和其他类型肺癌(Other)均表达下调HLF蛋白(图1C)。将患者病变组织中的HLF表达情况分为两群,无论在全部类型的肺癌,还是单独的肺腺癌和肺鳞癌中,相对于HLF蛋白高表达组,HLF蛋白低表达的患者具有更短的无远处转移生存时间(图1D-F)。
综上所述,HLF蛋白低表达预示着全部类型的肺癌、单独的肺腺癌、单独的肺鳞癌患者具有更高的远处转移风险,故检测HLF蛋白表达水平的试剂可用于制备预测肺癌受试者发生肺癌远处转移风险的试剂盒。
实验例2、HLF基因的缺失及甲基化情况与HLF蛋白表达下调相关
根据HLF的基因组特征,设计了可以检测HLF基因组拷贝数(CNV)和启动子甲基化(Methyl)情况的引物和探针(图2A),利用荧光定量聚合酶链反应技术,我们分别检测了20例肺癌组织中的拷贝数情况和甲基化情况,如图2B和2C所示,20例肺癌组织中有7例发生了扩增(Gain),有3例为缺失(Deletion),7例有甲基化情况。
我们进一步制定了综合拷贝数变异及甲基化情况的评分(CNV&Methy Score),评分标准如下:(1)HLF基因扩增(Gain)记分为-1,(2)HLF基因二倍体(Giploid)记分为0,(3)HLF基因缺失(Deletion)记分为1,(4)五个甲基化位点检测中甲基化率>0.75,每个位点记分为2,(5)五个甲基化检测位点中甲基化率>0.25且<0.75,每个位点记分为1,(6)五个甲基化检测位点中甲基化率≤0.25,每个位点记分为0。
如图2D所示,发现有接近一半的样品的评分为-1和0,由此定义为低评分(CNV&Methy Score Low),其余大于0的为高评分(CNV&Methy Score High)。此外,利用相关性检验,可明确HLF基因缺失及甲基化情况与HLF的蛋白表达下调相关(图2E)。
实验例3、肺癌组织中HLF基因的缺失及甲基化预示肺癌远处转移风险低
检测HLF 342例肺癌组织中基因的缺失及甲基化情况,得到对应的评分,评分标准如实施例2所述,并将小于等于0的归为低评分组,余下为高评分组,无论在全部类型的肺癌,还是单独的肺腺癌和肺鳞癌中,相对于低评分组,高评分组患者具有更短的无远处转移生存时间(图3A-C)。
综上所述,HLF基因缺失和启动子甲基化预示着全部类型的肺癌、单独的肺腺癌、单独的肺鳞癌患者具有更高的远处转移风险,故检测HLF基因拷贝数及甲基化水平的试剂可用于制备预测肺癌受试者发生肺癌远处转移风险的试剂盒。
实验例4、调节HLF能够干预肺癌细胞的肺定植、生长能力和远处转移能力
分别在H1975、H520、H460、H1299肺癌细胞中分别构建过表达和沉默HLF的细胞模型(如图4所示)。通过尾静脉注射不同的肺癌细胞构建的小鼠模型,研究了肺癌细胞的肺定植和生长能力。如图5A-E所示,上调HLF显著抑制H1975细胞的肺部肿瘤发生,减少肺结节的形成,减少单位面积肺部肿瘤细胞数,延长累积生存率,而沉默HLF在H460细胞中产生相反的作用。通过左心室接种不同的肺癌细胞构建的小鼠模型,检查HLF对肺癌远处转移能力的影响,肺癌细胞分别为vector/NCI-H1975,HLF过表达NCI-H1975,vector/NCI-H460和HLFsh#1/NCI-H460细胞。接种细胞6周后,收集胫骨,大脑和肝脏组织,并使用H&E染色进行处理。如图5F-I,在HLF过表达小鼠组中,与载体组相比,在远处器官(包括骨骼,脑和肝脏)中检测到的转移性肿瘤减少。相比之下,沉默HLF可以显着增加骨骼,大脑和肝脏中转移性肿瘤的形成。这些结果表明上调表达HLF的肺癌细胞局部定殖、生长能力以及远处转移能力被抑制,因此,上调HLF表达的物质能够用于预防或治疗肺癌远处转移。
以上所述仅为本发明的示例性说明,本发明的保护范围不限于此,任何熟悉本领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到的变化或替代,都应涵盖在本发明保护范围之内。
Claims (9)
1.检测HLF标志物的试剂在制备预测肺癌发生远处转移风险的试剂中的用途;所述检测HLF标志物的试剂包括:(b)检测HLF基因拷贝数的试剂和(c)检测HLF基因启动子甲基化的试剂。
2.根据权利要求1所述的用途,其特征在于:检测HLF基因拷贝数的试剂包括特异性结合HLF基因或其片段的引物,或特异性结合HLF基因或其片段的探针。
3.根据权利要求1所述的用途,其特征在于:检测HLF基因启动子甲基化的试剂包括特异性检测HLF基因启动子甲基化位点的引物和/或探针;
HLF基因启动子甲基化位点包括cg01392772、cg05452524、cg02383154、cg01185682、cg01451391至少一种。
4.根据权利要求1所述的用途,其特征在于:所述肺癌包括肺腺癌、肺鳞癌、大细胞肺癌、或小细胞肺癌。
5.根据权利要求1所述的用途,其特征在于:所述远处转移包括脑转移、骨转移或肝转移。
6.调节HLF的物质用于制备预防和/或治疗肺癌远处转移药物的用途,所述调节HLF的物质能够提高HLF表达水平。
7.根据权利要求6所述的用途,其特征在于:所述调节HLF的物质包括HLF蛋白、含HLF基因的载体,HLF模拟物。
8.根据权利要求6所述的用途,其特征在于:所述肺癌包括肺腺癌、肺鳞癌、大细胞肺癌、或小细胞肺癌。
9.根据权利要求6所述的用途,其特征在于:所述远处转移包括脑转移、骨转移或肝转移。
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