CN112114143B - 一种肝癌诊断及治疗致癌激酶标志物的应用 - Google Patents
一种肝癌诊断及治疗致癌激酶标志物的应用 Download PDFInfo
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Abstract
一种肝癌诊断及治疗致癌激酶标志物的应用,本发明公开了致癌激酶STK39在肝癌诊断及治疗中的应用。本发明首次发现STK39在正常肝组织及肝癌组织中的表达差异,肝癌组织中STK39表达量明显高于正常组织,且STK39高表达患者具有较差预后,提示STK39与肝癌发生发展与预后密切相关。敲低、敲除及抑制STK39可明显抑制肝癌细胞的增长及侵袭等功能,提示STK39可作为肝癌诊断及治疗的新靶点。检查STK39表达的试剂盒与技术可应用于肝癌诊断与预后预测,靶向致癌激酶STK39的抗体或小分子抑制剂等治疗策略有望应用于肝癌治疗。
Description
技术领域
本发明属于生物技术领域,具体涉及一种肝癌诊断及治疗致癌激酶标志物的应用。
背景技术
肝癌是一种常见的恶性肿瘤,具有发病率高,生存率低,临床治疗效果极差等特点。肝癌的发病率在所有恶性肿瘤中排名第五,然而其致死率在所有恶性肿瘤中却排名第二。据统计,全球每年有近85万新的肝癌患者产生,约75万人死于肝癌。更值得注意的是,在所有肝癌患者中,超过50%的患者位于中国,即中国是肝癌大国。而面对如此威胁巨大的肿瘤,人类应对的方式却极少。尽管目前人们已经发现HBV、HCV感染,长期饮酒,黄曲霉素污染的食物以及肥胖等诱发肝癌危险因素,但肝癌的具体发病分子机制及治疗方式仍然有待深入及提高。当前,治疗肝癌的方式主要包括手术治疗,化疗,分子靶向治疗以及免疫治疗等手段,然而,这些方式大多只能延长患者数月的寿命,患者仍然时刻面临死亡的危险。因此,深入探究肝癌发生的分子机制、寻找诊断治疗肝癌的新靶标,对于提高患者的治疗效果及预后极为迫切。
蛋白激酶在肿瘤发生、发展过程中具有至关重要的作用,在肝癌中,蛋白激酶也扮演十分重要的角色。寻找关键致癌激酶,通过靶向相关蛋白激酶对治疗肝癌至关重要。STK39 属于Ste20-样激酶家族一员,是一种丝氨酸/苏氨酸激酶,主要由N 端脯氨酸和丙氨酸重复序列,丝氨酸/苏氨酸激酶催化结构域,核定位信号以及C 端区域所组成。STK39通过调控机体离子稳态在肾盐转运和血压调控过程中具有重要作用,然而关于其在肝癌发生、发展过程中的作用及机制目前尚无报道。
发明内容
解决的技术问题:本发明针对上述技术问题,提供一种肝癌诊断及治疗致癌激酶标志物的应用。具体涉及提供STK39作为检测靶点在STK39高表达肝癌患者的治疗中的应用;还涉及以STK39作为治疗靶点在制备或筛选治疗肝癌或抑制肝癌转移药物中的应用。
技术方案:STK39作为诊断标志物在制备肝癌诊断试剂盒中的应用。
STK39作为预后标志物在制备肝癌预后评价试剂盒中的应用。
STK39作为靶点在筛选肝癌治疗药物中的应用。
抑制STK39表达的化合物在制备治疗肝癌药物中的应用。
抑制STK39活性的化合物在制备治疗肝癌药物中的应用。
有益效果:本发明公开了检测致癌激酶STK39表达量在肝癌诊断及治疗中的应用。首次发现STK39在肝癌中高表达,STK39可以通过调控ERK通路进而调控肝癌细胞的增殖、迁移及侵袭等功能。抑制STK39可明显抑制肝癌的发生、发展。检测STK39表达可较好指导STK39高表达肝癌患者的治疗,靶向STK39可筛选治疗肝癌候选药物。
附图说明
图1为STK39在肝癌组织中高表达示意图,其中:
(A)Microarray表达谱分析癌旁组织及肝癌组织中STK39表达量;
(B)QPCR分析癌旁组织及肝癌组织中STK39表达水平;
(C)Western Blot分析癌旁组织及肝癌组织中STK39表达水平;
(D)QPCR分析正常肝细胞及肝癌细胞株中STK39表达水平;
(E)Western Blot分析正常肝细胞及肝癌细胞株中STK39表达水平;
(F)免疫组化分析癌旁组织及肝癌组织中STK39表达水平;
(G)TCGA数据库分析STK39表达量与患者预后关系;
图2为肝癌细胞中敲低或敲除STK39可抑制肝癌细胞增殖示意图,其中:
(A)Western Blot检测HuH7细胞中siRNA敲底STK39效率;
(B)活细胞计数,CCK8及克隆形成检测siRNA敲低STK39后HuH7的增殖能力;
(C)Western Blot检测HuH7细胞中shRNA敲底STK39效率;
(D)活细胞计数,CCK8及克隆形成检测shRNA敲低STK39后HuH7的增殖能力;
(E)Western Blot检测HCCLM3细胞中shRNA敲底STK39效率;
(F)活细胞计数,CCK8及克隆形成检测shRNA敲低STK39后HCCLM3的增殖能力;
(G)Western Blot检测HuH7中敲除及重新过表达STK39效率;
(H)CCK8检测HuH7中敲除及重新过表达STK39后肝癌细胞的增殖能力;
(I)3D培养模型检测shRNA敲低STK39后HCCLM3小球形成能力;
图3为敲低或敲除STK39抑制肝癌细胞肿瘤形成能力示意图,其中:
(A)野生型及STK39敲除HuH7细胞裸鼠荷瘤后肿瘤大小、体积及重量检测;
(B)对照及STK39敲低HuH7细胞裸鼠荷瘤后肿瘤大小、体积及重量检测;
图4为STK39敲低诱导肝癌细胞凋亡及周期阻滞示意图,其中:
(A)TUNEL染色分析STK39敲低后肝癌肿瘤组织中细胞凋亡水平;
(B)TUNEL染色分析STK39敲低后HuH7细胞凋亡水平;
(C)TUNEL染色分析STK39敲低后Hep3B细胞凋亡水平;
(D)流式分析STK39敲低后HCCLM3细胞凋亡水平;
(E)PI染色流式分析STK39敲低后HCCLM3细胞周期变化;
图5为敲低STK39抑制肝癌细胞迁移、侵袭及EMT过程示意图,其中:
(A)Transwell检测STK39敲低后Hep3B细胞迁移能力;
(B)Transwell检测STK39敲低后HuH7细胞迁移能力;
(C)Transwell检测STK39过表达后HuH7细胞迁移能力;
(D)Transwell检测STK39过表达后HuH7细胞侵袭能力;
(E)伤口愈合实验检测STK39敲低后HuH7细胞迁移能力;
(F)伤口愈合实验检测STK39敲低后HCCLM3细胞迁移能力;
(G)Western Blot检测STK39敲低后HuH7细胞EMT标志物表达水平;
(H)Western Blot检测STK39过表达后HuH7细胞EMT标志物表达水平;
图6为STK39敲低后抑制ERK信号通路示意图,其中:
(A)HuH7细胞中敲低STK39后进行RNA-Seq测序,分析差异表达基因;
(B)敲低STK39后,细胞信号通路富集分析;
(C)Western Blot检测HCCLM3细胞中敲低STK39后p-ERK、p-AKT以及β-Catenin通路变化;
(D)Western Blot检测HuH7细胞中敲低STK39后p-ERK、p-AKT以及β-Catenin通路变化;
(E)Western Blot检测STK39敲低后肿瘤组织中p-ERK变化水平;
图7为STK39抑制剂可抑制肝癌肿瘤形成示意图,其中:
(A)STK39过表达及对照HCCLM3细胞经U0126处理后CCK8分析肝癌细胞增殖能力;
(B)STK39过表达及对照HuH7细胞经U0126处理后Transwell检测肝癌细胞迁移能力;
(C)CCK8检测HuH7及HCCLM3在STK39抑制剂Closantel处理后的增殖能力;
(D)Western Blot检测HuH7及HCCLM3在STK39抑制剂Closantel处理后ERK磷酸化水平;
(E)HuH7细胞裸鼠荷瘤后经STK39抑制剂Closantel处理后肿瘤大小、体积及重量检测。
具体实施方式
下面的实施例可使本专业技术人员更全面地理解本发明,但不以任何方式限制本发明。
实施例1
肝癌组织中STK39表达水平检测
主要试剂
STK39引物(金斯瑞),TRIzol (天根),逆转录试剂盒(ABMgood),SYBR(翊圣),STK39抗体(abcam 和sigma),免疫组化相关试剂;
主要仪器
PCR及QPCR仪,Western Blot 电泳仪,化学发光成像分析系统;
主要方法
QPCR
人肝癌组织或细胞样品经TRIzol裂解后通过氯仿及异丙醇提取RNA,随后将RNA逆转录为cDNA,250 ng cDNA为模板进行QPCR定量检测,GAPDH作为内参。STK39引物序列正向为5′-TTCATAAAACCGAAGACGGG-3′,反向引物序列为 5′-GTATTTGTTCGGGGATGGTG-3′;GAPDH引物序列正向为5′-ACCCAGAAGACTGTGGATGG-3′,反向引物序列为5′-TTCAGCTCAGGGATGACCTT-3′.
Western Blot
人肝癌组织或细胞样品经RIPA蛋白裂解液裂解后进行定量,加入Loading Buffer后将蛋白100℃加热10分钟。将蛋白样品跑胶,转膜,孵育相应的一抗过夜后孵育相应二抗,随后进行曝光成像。
免疫组化
福尔马林固定后的组织进行切片,随后将组织进行抗原修复,去除内源性过氧化氢酶以及封闭后孵育相应一抗。一抗4℃孵育过夜后孵育相应二抗,随后利用DAB进行显色,并用苏木精染核,显微镜拍照。
结果
本发明申请人前期通过收集肝癌临床组织标本,并将癌旁组织及癌组织进行了全基因表达谱分析(Affymetrix Human Genome U133 plus 2.0 arrays)。分析发现STK39在肝癌组织中的表达水平明显高于癌旁组织(图1:A)。随后通过实时荧光定量PCR(QPCR)、免疫印迹技术(Western Blot)以及免疫组化等方式也发现STK39在肝癌组织或细胞中明显过表达(图1:B-F)。通过TCGA数据库分析,本发明人发现STK39的表达了与患者的生存率明显负相关(图1:G),提示STK39在肝癌发生、发展过程中具有重要作用。
实施例2
敲低或敲除STK39可抑制肝癌细胞增殖
主要试剂
STK39抗体(abcam),台盼蓝(翊圣),CCK8(翊圣),结晶紫(生工生物);
主要仪器
细胞计数仪,酶标仪;
主要方法
活细胞计数
将肿瘤细胞接种于12孔板(5万/孔),分别于第2,3,4,5天将细胞消化下来,通过台盼蓝染色,对活细胞进行计数。
CCK8
将肿瘤细胞接种于96孔板(2千/孔),分别按图中标注的时间加入CCK8(10 μL),反应1.5小时后于450 nm读值。
克隆形成
将肿瘤细胞接种于6孔板(2千/孔),每3天换一次新鲜培养基,15天后结晶紫染色,拍照。
结果
为探究STK39在肝癌发生、发展过程中的重要作用,本发明人首先通过转染siRNA对肝癌细胞中的STK39进行敲低,通过活细胞计数、CCK8以及克隆形成等实验发现STK39敲低后可以明显抑制肝癌细胞HuH7的增殖能力(图2:A,B)。通过构建shRNA稳转株也发现同样的现象,即敲低STK39可以抑制肝癌细胞的增殖(图2:C-F)。随后,本发明人还利用CRISPR/Cas9技术构建了STK39敲除细胞株,发现STK39敲除后明显抑制肝癌细胞的增殖,而在敲除细胞中重新过表达STK39又可以明显恢复肝癌细胞的增殖能力(图2:G,H)。通过3D培养模型,发现在肝癌细胞中敲低STK39可明显抑制肝癌细胞小球形成能力(图2:I)。
实施例3
敲低或敲除STK39可抑制肝癌的肿瘤形成
主要试剂
水合氯醛;
主要方法
将4-6周裸鼠麻醉后,进行皮下荷瘤(200万/只)。每周统计肿瘤生长大小,5周后处死小鼠,将肿瘤剥离,测量肿瘤重量,并将组织进行固定,用于病理切片。
结果
为进一步探究STK39在肝癌发生、发展过程中的重要作用,本发明申请人通过将敲低及敲除STK39后的肝癌细胞对裸鼠进行荷瘤。结果表明将STK39敲低或敲除后可以明显抑制肝癌肿瘤的形成能力(图3),揭示STK39对肝癌的生长至关重要。
实施例4
敲低STK39诱导肝癌细胞凋亡及周期阻滞
主要试剂
TUNEL染色试剂盒(翊圣),Annexin V-FITC/PI染色试剂盒及PI染料(翊圣);
主要仪器
荧光显微镜,流式细胞仪;
主要方法
TUNEL染色
将肿瘤组织切片或细胞进行爬片,固定后根据试剂盒说明书进行TUNEL染色,拍照。
流式凋亡检测
将肿瘤细胞进行Annexin V-FITC/PI染色,通过流式细胞仪分析细胞凋亡水平。
流式周期检测
将肿瘤细胞进行PI染色,通过流式细胞仪进行细胞周期分析。
结果
快速的细胞分裂及凋亡抵抗是肿瘤细胞的重要特征。因此,本发明人探究了STK39对肝癌细胞的凋亡及细胞周期的影响。将对照组及STK39敲低组的肿瘤组长进行TUNEL染色,结果发现STK39敲低后,凋亡细胞明显增多(图4:A)。对HuH7、Hep3B等肝癌细胞进行敲低,同样发现STK39敲低后肝癌细胞的凋亡比率明显升高(图4:B,C)。流式分析也得到相似的结果,即敲低STK39可诱导肝癌细胞凋亡(图4:D)。通过PI染色,流式分析,本发明申请人发现STK39敲低后可引起肝癌细胞发生G2/M期周期阻滞(图4:E)。综述所述,STK39可通过调控细胞凋亡及细胞周期,进而调控肝癌的发生与发展。
实施例5
敲低STK39抑制肝癌细胞迁移、侵袭及EMT过程
主要试剂
结晶紫(生工生物),Matrigel 基质胶(Corning),CDH1及Vimentin抗体(Proteintech)
主要仪器
显微镜,Western Blot 电泳仪,化学发光成像分析系统
主要方法
Transwell及侵袭实验
将肿瘤细胞饥饿处理12小时后进行消化,重悬,计数。将DMDM基础培养基重悬后的5万细胞接种于Transwell小室上室(侵袭实验预先在小室中加入Matrigel),下室加入含20%血清的培养基,36小时后将细胞用4%多聚甲醛固定,0.1%结晶紫染色30分钟后清洗,用棉签拭去未迁移(侵袭)细胞,将细胞进行拍照,计数。
伤口愈合实验
将肿瘤细胞接种到6孔板,细胞长到合适密度后用200 μL的移液枪头进行划痕,细胞用PBS清洗后用含1%FBS,1%双抗的DMEM进行培养,于图注时间进行拍照。
EMT标志物检测
通过Western Blot检测,参考实施例1。
结果
肿瘤转移是肿瘤导致患者死亡的重要原因。因此,本发明申请人探究了STK39对肝癌细胞的转移能力的影响。通过siRNA或shRNA对STK39进行敲低,发现敲低STK39后的肝癌细胞迁移能力明显下降(图5:A,B)。与之相反,过表达STK39的肝癌细胞迁移、侵袭能力明显增强(图5:C,D)。通过伤口愈合实验,本发明人同样发现敲低STK39可以抑制肝癌细胞的迁移过程(图5:E,F)。表皮间质转化(EMT)过程是肿瘤细胞转移过程的关键步骤。因此,本发明申请人对STK39是否调控肝癌EMT过程进行了探究,结果发现敲低STK39可抑制EMT过程,而过表达STK39可促进EMT过程(图5:G,H)。以上结果都证明抑制STK39的表达可抑制肝癌细胞的迁移及侵袭功能。
实施例6
STK39调控ERK信号通路
主要试剂
ERK1/2(CST),p-ERK1/2(CST),AKT(CST),p-AKT(CST),β-Catenin(Santa CruzBiotechnology)等抗体;
主要仪器
Western Blot 电泳仪,化学发光成像分析系统;
主要方法
通过Western Blot检测各信号通路变化情况,参考实施例1;
结果
为探究STK39调控肝癌发生、发展的分子机制,本发明申请人通过RNA-Seq对STK39敲低后的细胞进行测序分析。通过差异表达基因信号通路富集分析,发现STK39敲低后ERK信号通路明显被抑制(图6:A,B)。在肝癌细胞中敲低STK39同样发现敲低STK39后ERK磷酸化水平明显被抑制,而AKT及β-Catenin通路没有明显变化(图6:C,D)。此外,STK39敲低的肿瘤组织中ERK磷酸化也被明显抑制,揭示STK39可以调控ERK信号通路(图6:E)。
实施例7
主要试剂
CCK8(翊圣),ERK1/2抗体(CST),p-ERK1/2抗体(CST),Closantel(MCE);
主要仪器
酶标仪,Western Blot 电泳仪,化学发光成像分析系统;
主要方法
通过CCK8检测肿瘤细胞增殖功能,参考实施例2;
通过Transwell检测肿瘤细胞迁移能力,参考实施例5;
通过Western Blot检测各信号通路变化情况,参考实施例1;
STK39抑制剂可抑制ERK通路进而抑制肝癌肿瘤形成
为探究STK39是否是通过ERK通路调控肝癌发生、发展,本发明申请人利用ERK通路抑制剂U0126对肝癌细胞进行处理。结果发现,在正常肝癌细胞中过表达STK39可以明显促进肝癌细胞的增殖及迁移等功能,而当细胞经U0126处理后,STK39将失去促进肝癌细胞增殖及迁移的能力(图7:A,B),说明STK39确实是通过调控ERK通路进而调控肝癌发生、发展。为进一步探究STK39是否适合成为治疗肝癌的潜在靶点,本发明申请人利用STK39抑制剂Closantel对肝癌细胞进行了处理,结果发现STK39抑制剂可以明显抑制肝癌细胞的增殖(图7:C)。此外,STK39抑制剂也可以明显抑制ERK信号通路的激活(图7:D)。说明STK39抑制剂可以通过抑制ERK通路进而抑制肝癌细胞的增殖功能。为进一步探究STK39对肝癌的治疗作用,本发明人通过腹腔注射Closantel(20mg/kg)处理荷瘤后的小鼠,结果发现在体内,STK39抑制剂也可以明显抑制肝癌肿瘤的形成能力(图7:E),说明STK39抑制剂确实可以抑制肝癌的发生、发展,STK39可成为治疗肝癌的潜在靶点。
Claims (1)
1.STK39作为靶点在筛选抑制肝癌细胞迁移药物中的应用。
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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