CN112553342B - 一种肺腺癌诊断的生物标志物及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种肺腺癌诊断的生物标志物及其应用,具体而言,所述肺腺癌诊断的生物标志物为ENSG00000277534,本发明通过实验研究证明了与正常对照组织相比,肺腺癌组织中ENSG00000277534的表达水平显著上调。根据ENSG00000277534的上述性质可以根据其制备诊断肺腺癌的产品;体外细胞实验证明抑制ENSG00000277534的表达可以抑制肺腺癌细胞增殖并促进细胞凋亡,故抑制ENSG00000277534的表达可作为治疗肺腺癌的一种新的治疗策略,且具有良好的临床应用价值。
Description
技术领域
本发明属于生物医药领域,具体而言,涉及一种肺腺癌诊断的生物标志物ENSG00000277534及其应用。
背景技术
肺癌(Lung cance,LC)分为小细胞肺癌(Small cell lung cancer,SCLC)和非小细胞肺癌(Non-small cell lung cancer,NSCLC)两大类,其中,非小细胞肺癌占肺癌总数的约85%,主要包括肺腺癌(Lung adenocarcinoma,LUAD)、肺鳞癌(Lung squamous cellcarcinoma,LUSC)等。肺癌是全世界死亡率第一的高度恶性呼吸系统肿瘤,在我国,肺癌的发病率与死亡率均为首位,每年肺癌发病人数超过70万,死亡人数超过60万,其中,肺腺癌约占所有肺癌的一半,很多患者被确诊时已是中晚期。统计显示,肺腺癌最常见于50-59岁年龄组,女性肺腺癌患者增长很快,但大多数都不吸烟,其发病机制非常复杂,除遗传因素外,主要危险因素是吸烟、石棉、氡和其他环境因素等多种因素参与了肿瘤的发生发展,目前其发病机制尚未完全清楚。
近年来,尽管肺腺癌的靶向及免疫等治疗手段取得了很大进展,但整体预后不佳,现阶段整体五年生存率为15.9%,主要原因是肺腺癌的高分子异质性,目前依靠低剂量CT扫描和经典血清肿瘤标志物的诊断方法有限且不特异,因此,肺癌患者就诊时通常处于晚期。肺腺癌治疗的方法包括手术治疗、放射治疗、化学药物治疗、靶向药物治疗及免疫治疗等,其中,手术、放疗、化疗都存在治疗的针对性不强、治愈率不高、降低患者免疫力等缺点,而靶向治疗和免疫治疗可以在一定程度上提高部分患者的有效率。因此,对肺癌发生发展的分子机制进行更加深入的研究与探索,寻找与肺腺癌诊断及治疗、预后相关的新的生物标志物具有至关重要的意义。
本发明通过对一定量的临床肺腺癌样本进行研究,发现了ENSG00000277534在肺腺癌组织中显著高表达,与正常组织中的ENSG00000277534的表达量相比具有显著性的差异,进而通过验证实验证明了ENSG00000277534可用作肺腺癌诊断和治疗的生物标志物,并且具有良好的临床应用价值,目前尚未见有关于ENSG00000277534与肺腺癌关系的报道。
发明内容
本发明的目的在于提供一种肺腺癌诊断的生物标志物ENSG00000277534及其应用,本发明通过对一定量的临床肺腺癌样本进行研究,发现了ENSG00000277534在肺腺癌组织中显著高表达,与正常组织中的ENSG00000277534的表达量相比具有显著性的差异,进而通过验证实验证明了ENSG00000277534可用作肺腺癌诊断和治疗的生物标志物,并且具有良好的临床应用价值。
本发明的上述目的通过以下技术方案得以实现:
本发明的第一方面提供了ENSG00000277534作为生物标志物在制备肺腺癌的诊断产品中的应用。
进一步,所述ENSG00000277534在肺腺癌患者组织中表达上调。
进一步,所述产品包括通过RT-PCR、qPCR、原位杂交或高通量测序平台检测ENSG00000277534的表达水平的试剂。
进一步,RT-PCR是指将RNA的反转录(RT)和cDNA的聚合酶链式扩增(PCR)相结合的技术。具体方法包括:首先经反转录酶的作用,从RNA合成cDNA,再以cDNA为模板,在DNA聚合酶作用下扩增合成目的片段。
进一步,qPCR是指一种在DNA扩增反应中,以荧光化学物质测每次聚合酶链式反应(PCR)循环后产物总量的方法,通过内参或者外参法对待测样品中的特定DNA序列进行定量分析的方法。
进一步,原位杂交是指将特定标记的已知顺序核酸为探针与细胞或组织切片中核酸进行杂交,从而对特定核酸顺序进行精确定量定位的方法。
进一步,高通量测序平台是指采用Illumina成熟的TruSeq边合成边测序的技术平台,集扩增、测序和数据分析的测序仪,每次运行能产生超过7Gb的数据,循环时间短、测序准确。
本发明的第二方面提供了一种用于诊断肺腺癌的产品。
进一步,所述产品通过检测受试者样本中ENSG00000277534的表达水平来诊断肺腺癌。
进一步,所述受试者样本包括(但不限于):组织、血液、尿液或唾液;
优选地,所述受试者样本为组织。
在本发明的具体实施例中,所述受试者样本为组织,通过对一定量的临床确诊为肺腺癌患者的肿瘤组织及其癌旁正常组织进行相关的实验研究和验证,确定与肺腺癌发生发展相关的生物标志物。
进一步,所述产品包括试剂盒或芯片;
优选地,所述试剂盒包括特异性扩增ENSG00000277534的引物;
优选地,所述芯片包括包括特异性识别ENSG00000277534的探针;
更优选地,所述特异性扩增ENSG00000277534的引物序列如SEQ ID NO.1~2所示。
进一步,所述的引物序列SEQ ID NO.1~2是根据ENSG00000277534基因的转录本ENST00000620414设计的。
在本发明中,试剂盒还包括:容器、阳性对照物、阴性对照物、缓冲剂、助剂或溶剂,以及试剂盒的使用说明书,其中记载了如何采用试剂盒进行检测,以及如何利用检测结果对是否患有肺腺癌进行判断或辅助判断、对肺腺癌患者的治疗方案进行选择。
具体地,所述试剂盒还包括:从肺腺癌组织中抽提总RNA所用的试剂;以总RNA为模板将ENSG00000277534逆转录为cDNA的试剂;将cDNA进行实时荧光定量PCR的试剂。
进一步,所述从肺腺癌组织中抽提总RNA所用的试剂包括(但不限于):RNAisoPlus、异丙醇、三氯甲烷、无核酸酶水、体积百分比浓度为75%的乙醇。
进一步,以总RNA为模板将ENSG00000277534逆转录为cDNA的试剂包括(但不限于):逆转录缓冲液、RNA酶抑制剂、三磷酸碱基脱氧核苷酸、逆转录酶以及随机引物。
进一步,将cDNA进行实时荧光定量PCR的试剂包括(但不限于):实时荧光定量SYBRGreen染料、无核酸酶水。
本发明所述的试剂盒可包含适于实用(如针对于不同的检测方法)的多种不同的试剂,并不局限于上述所列举的试剂,只要是基于ENSG00000277534基因或其转录本的检测来诊断肺腺癌的试剂均在本发明保护的范围内。
进一步,所述产品还包括试纸、高通量测序平台。
高通量测序平台是一种特殊工具,随着高通量测序技术的不断发展,对一个人的基因表达谱的构建将成为十分便捷的工作。通过对比肺腺癌患者和正常人群的基因表达谱,容易分析出哪个基因的异常与肺腺癌相关。因此,在高通量测序中获知ENSG00000277534基因的异常与肺腺癌的发生发展相关也属于使用了本发明中生物标志物ENSG00000277534的应用,同样在本发明的保护范围之内。
本发明的第三方面提供了ENSG00000277534在制备预防或治疗肺腺癌的药物组合物中的应用。
进一步,所述药物组合物包括抑制ENSG00000277534表达的试剂。
进一步,所述抑制ENSG00000277534表达的试剂以稳定干扰ENSG00000277534的表达并特异性地下调ENSG00000277534基因的表达,进而有效抑制肺腺癌细胞的增殖并促进肺腺癌细胞的凋亡。
进一步,所述试剂为双链分子siRNA。
进一步,所述siRNA的构建方法包括如下步骤:
(1)对人肺腺癌细胞系进行细胞培养;
(2)针对ENSG00000277534基因,利用siRNA设计工具设计siRNA干扰序列,并进行合成;
(3)将步骤(2)中构建得到的siRNA转染人肺腺癌细胞;
(4)采用荧光定量PCR对人肺腺癌细胞中ENSG00000277534的表达进行检测,若人肺腺癌细胞中ENSG00000277534的表达被抑制或敲除,则表明siRNA构建成功;
优选地,所述人肺腺癌细胞系为Calu-3;
优选地,所述siRNA的序列如SEQ ID NO.5~6所示。
进一步,所述的siRNA的序列SEQ ID NO.5~6是根据ENSG00000277534基因的转录本ENST00000620414设计的。
本发明的第四方面提供了一种用于治疗肺腺癌的药物组合物。
所述药物组合物包括抑制ENSG00000277534表达的试剂;
优选地,所述试剂为双链分子siRNA;
更优选地,所述siRNA的序列如SEQ ID NO.5~6所示。
进一步,所述的siRNA的序列SEQ ID NO.5~6是根据ENSG00000277534基因的转录本ENST00000620414设计的。
进一步,所述药物组合物还可以包括有效量的用于肺腺癌治疗的药物及药学上可接受的载体和/或辅料。
进一步,所述药物组合物与用于肺腺癌治疗的药物可以制备成单独的制剂联合应用,也可将两者制备成一种制剂以组合物的形式应用。
进一步,所述载体和/或辅料包括药学上可接受的载体、稀释剂、填充剂、结合剂及其它赋形剂,这依赖于给药方式及所设计的剂量形式。
进一步,适合的药学上可接受的载体和/或辅料在Remington's PharmaceuticalSciences(19th ed.,1995)中有详细的记载,这些物质根据需要用于帮助配方的稳定性或有助于提高活性或它的生物有效性或在口服的情况下产生可接受的口感或气味,在这种药物组合物中可以使用的制剂可以是其原始化合物本身的形式,或任选地使用其药物学可接受的盐的形式。如此配制的药物组合物根据需要可选择本领域技术人员已知的任何适当的方式把药物进行给药,使用药物组合物时,是将安全有效量的本发明的药物施用于人。
本发明的所述的药物组合物的适合的给药剂量根据制剂化方法、给药方式、患者的年龄、体重、性别、病态、饮食、给药时间、给药途径、排泄速度及反应灵敏性之类的因素而可以进行多种处方,熟练的医生通常能够容易地决定处方及处方对所希望的治疗或预防有效的给药剂量。
本发明的第五方面提供了ENSG00000277534在筛选预防或治疗肺腺癌的候选药物中的应用。
进一步,所述应用包括一种筛选预防或治疗肺腺癌的候选药物的方法。
进一步,所述方法包括如下步骤:
(1)用待测物质处理表达或含有ENSG00000277534的体系;
(2)检测所述体系中ENSG00000277534的表达水平;
(3)分析步骤(2)的检测结果,若所述待测物质可以显著抑制ENSG00000277534的表达,降低ENSG00000277534的表达水平,则表明该待测物质是预防或治疗肺腺癌的候选药物。
进一步,所述候选药物包括(但不限于):针对ENSG00000277534或其上游或下游基因设计的干扰分子、核酸抑制物、小分子化合物等。
进一步,步骤(1)中所述的体系选自:细胞体系、亚细胞体系、溶液体系、组织体系、器官体系或动物体系。
进一步,步骤(3)中所述的降低ENSG00000277534的表达水平,优选为显著降低,例如低于20%以上则为显著降低,其中,较佳的为低于50%以上,更佳的为低于80%以上。
除非另有定义,本发明上下文中的所有科技术语具有本领域普通技术人员所理解的相同含义。此外,对部分术语解释如下。
本文中使用的术语“生物标志物”,是指具有特异性生物学特性、生物化学特征或者其他方面的分子指示物,其可用于确定存在或不存在特定疾病或状况和/或特定疾病或状况的严重程度。其和“标志物”、“基因标志物”或“分子标志物”可通用。
本文中使用的术语“治疗”,通常是指涉及治疗人类或动物(例如,被兽医所应用),其中可达到某些预期的治疗效果,例如,抑制病症的发展(包括降低发展速度、使病症发展停止)、改善病症和治愈病症。还包括作为预防措施(例如预防)的治疗。对还没有发展为病症但有发展为该病症危险的患者的用途,也包括在术语“治疗”中。
目前已经公开ENSG00000277534基因存在的转录本的序列如ENST00000620414所示,ENSG00000277534基因位于18号染色体上,具体位置(hg38)如chr18:26542971-26545791所示。
本发明的优点和有益效果:
(1)本发明首次发现了ENSG00000277534在肺腺癌组织中显著高表达,与正常组织中的ENSG00000277534的表达量相比具有显著性的差异,通过验证实验证明了ENSG00000277534可用作肺腺癌诊断和治疗的标志物。
(2)本发明以ENSG00000277534为靶标,选取了合适的靶基因序列,以RNA干扰的方式设计出了具有高效抑制人ENSG00000277534基因的表达、有效地抑制人肺腺癌细胞的增殖并促进其凋亡的试剂,为肺腺癌的预防和治疗提供了新思路和解决方案。
(3)本发明是基于收集的一定量的临床样本进行研究和验证的,因此,研究成果符合临床实际,具有良好的临床应用价值。
附图说明
以下,结合附图来详细说明本发明的实施方案,其中:
图1显示的是利用QPCR检测ENSG00000277534在肺腺癌组织和癌旁组织中的表达情况图;
图2显示的是利用CCK8检测ENSG00000277534表达对肺腺癌细胞增殖影响的结果统计图;
图3显示的是利用凋亡染色检测ENSG00000277534表达对肺腺癌细胞凋亡影响的结果统计图。
具体实施方式
下面结合具体实施例,进一步阐述本发明,仅用于解释本发明,而不能理解为对本发明的限制。本领域的普通技术人员可以理解为:在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由权利要求及其等同物限定。下列实施例中未注明具体条件的实验方法,通常按照常规条件或按照厂商所建议的条件实施检测。
实施例1 ENSG00000277534在肺腺癌中的差异表达
1、样品来源
收集医院收治的LUAD患者54对肺癌组织及距离肿瘤边缘>3cm的癌旁正常组织,所有标本离体后立即放入装有RNA保护液的冻存管中,并在30分钟内置于-80℃冰箱中冷冻保存,整个操作及保存过程遵循无酶原则。所有病例均经过病理科明确为肺腺癌,患者术前均未接受放化疗、靶向治疗及免疫治疗等特殊治疗。同时详细记录患者的临床病理资料。患者年龄41-75岁,平均年龄为51岁;原发灶肿瘤≤3cm的有27例,伴淋巴结转移19例,伴远处转移8例。标本的收集及实验操作符合临床实验的操作规程及伦理规范。
2、主要仪器
实验中使用到的主要仪器见表1。
表1主要仪器
3、在肺腺癌组织中提取总RNA
(1)取200mg样品,加入1mL Trizol充分匀浆,室温静置5min。
(2)加入0.2mL氯仿,剧烈振荡15s,静置3min。
(3)40℃离心,12000rpm离心10min,取上清。
(4)加入0.5mL异丙醇,混匀,冰上静置20-30min。
(5)40℃离心,12000rpm离心10min,弃上清。
(6)加入1mL 75%乙醇,洗涤沉淀。40℃的条件下7500g离心5min,弃上清。
(7)柱子接上新的1.5mL收集管,室温干燥5min左右,向柱内加入30μL无RNA酶水,轻轻盖好盖子,然后全速离心1min,收集管中即可得到RNA滤液。4、总RNA浓度与纯度的测定
(1)RNA浓度测定:取1μL RNA样品稀释50倍,分光光度计于260nm检测吸光度,根据公式RNA浓度(μg/μL)=OD260*核酸稀释倍数(50倍)*0.04,计算核酸浓度。
(2)RNA纯度测定:测量RNA在260nm和280nm的吸光度值,计算OD260/OD280,比值在1.8-2.0之间认为纯度合格。
5、引物设计
ENSG00000277534的引物序列如下:
上游引物序列为5’-CTCTTGAATGGTTGTGTT-3’(SEQ ID NO.1)
下游引物序列为5’-ATACAGTGGTAAGCAGTT-3’(SEQ ID NO.2)
以β-actin作为内参,β-actin的引物序列如下:
上游引物序列为5’-TGGACTTCGAGCAAGAGATG-3’(SEQ ID NO.3)
下游引物序列为5’-GAAGGAAGGCTGGAAGAGTG-3’(SEQ ID NO.4)
6、逆转录和QPCR
根据Revertra Ace qPCR RT Kit(编号:FSQ-101)逆转录试剂盒说明书操作:
在冰上配制10μL逆转录反应体系:
第一步的反应体系见表2。
表2反应体系
42℃2分钟;
4℃保存。
第二步的反应体系见表3。
表3反应体系
37℃15分钟;
85℃5s;
4℃保存。
第二步配好的反应体系置于RT-PCR仪中进行反转录,反应终止后,冰上冷却,再将合成完毕的cDNA于4℃冰箱中保存。
7、Real-time PCR
反应体系见表4。
表4反应体系
每个样品设置3个复孔,将样品加入八联管中,上机前离心3分钟,将八联管放入LightCyler 480反应板中,并设置程序如下:
第一步,预变性95℃3分钟;
第二步,PCR反应:95℃变性5秒;52℃退火10秒;72℃延伸25秒(共45个循环);
第三步,溶解曲线分析95℃5秒;65℃1分钟;97℃0秒;
第四步,降温40℃30秒。
利用根据每个反应的Ct值,用2-△△Ct方法计算ENSG00000277534表达水平。
8、统计分析
采用SPSS21.0软件对实验数据进行统计分析,计量资料以均数±标准差(mean±SD)表示。两组间比较采用配对T检验,三组及以上组的比较采用单因素方差分析,多重比较采用LSD-t检验。所有实验重复三次,以P<0.05为差异具有统计学意义。
9、实验结果
QPCR的结果见图1,结果显示ENSG00000277534在肺腺癌组织中的表达量显著高于对照组(6.968±0.559vs 1.037±0.202),差异具有统计学意义(P<0.05)。
实施例2 ENSG00000277534表达对肺腺癌细胞增殖的影响
1、细胞培养
将预先保存的肺腺癌细胞系Calu-3进行培养,细胞培养条件为:37℃,5%CO2,DMEM(Hyclone)培养液,10%胎牛血清(四季青),1%双抗(100μg/mL链霉素、100Units/mLpenicillin)。
2、细胞转染
转染前1d将Calu-3细胞按3000个/孔接种于24孔细胞培养板中,当细胞融合度达30%~50%时,按照LipofectamineTM3000说明书转染细胞。细胞分为3个组:空白对照组(无特殊处理),siRNA-NC阴性对照组(转染空白质粒)和siRNA实验组(稳定转染干扰ENSG00000277534表达的siRNA),其中,阴性对照组siRNA-NC与ENSG00000277534基因的序列无同源性。细胞转染48小时后,进行本发明实施例后续的实验。
其中,针对ENSG00000277534的siRNA序列如下:
正义链为5’-UGCAAAAUUCCUACUUCUGCU-3’(SEQ ID NO.5);
反义链为5’-CAGAAGUAGGAAUUUUGCAGG-3’(SEQ ID NO.6)。
3、荧光定量PCR检测细胞中ENSG00000277534的表达
为了检测是否干扰ENSG00000277534表达成功,本发明使用Trizol法提取各组细胞的总RNA,对转染后48h的细胞分别进行了荧光定量PCR检测。
4、CCK8检测细胞增殖
CCK-8细胞增殖实验检测ENSG00000277534的表达对肺腺癌Calu-3细胞增殖的影响。
细胞转染48小时后,将培养板放在培养箱中预培养(37℃,5%CO2)。向每孔加入10μL CCK8溶液(注意不要在孔中生成气泡,以免影响OD值的读数)。将培养板在培养箱内孵育4小时。用酶标仪测定在450nm处的吸光度。
5、Hoechst染色检测细胞凋亡能力变化
Hoechst染色检测ENSG00000277534的表达对肺腺癌Calu-3细胞凋亡能力的影响,具体实验方法如下:
(1)取24孔细胞培养板,细胞密度为2×105个/孔,放置无菌的细胞爬片,按照前面所述的步骤进行细胞转染,培养时间为48h。
(2)取出细胞爬片,PBS洗3次,5min次。
(3)滴加Hoechst33342(1:800),避光,室温,10min。
(4)爬片用0.01M PBS洗三次,每次5min。
(5)甘油封片,荧光显微镜观察并显微摄影。
Hoechst33342染色后,用倒置荧光显微镜拍照。随机拍摄每张爬片的五个视野,计数凋亡细胞的数量,统计学分析。
6、统计方法
采用SPSS21.0软件对实验数据进行统计分析,计量资料以均数±标准差(mean±SD)表示。两组间比较采用配对T检验,三组及以上组的比较采用单因素方差分析,多重比较采用LSD-t检验。所有实验重复三次,以P<0.05为差异具有统计学意义。
7、实验结果
荧光定量PCR检测的结果显示,与空白对照组(相对表达量为1)和siRNA-NC阴性对照组(相对表达量为0.986±0.227)相比,siRNA实验组的ENSG00000277534的表达量明显降低(相对表达量为0.370±0.063),且差异具有统计学意义(siRNA实验组vs空白对照组,P<0.05;siRNA实验组vs siRNA-NC阴性对照组,P<0.05)。而siRNA-NC阴性对照组和空白对照组之间没有显著的差异(P>0.05)。
CCK-8细胞增殖实验的结果见图2,结果显示,在450nm下检测吸光度以标定细胞的增殖水平。转染了干扰ENSG00000277534表达的siRNA的细胞系相对于转染了空白质粒的阴性对照组细胞系,450nm吸光度值明显降低,说明干扰ENSG00000277534的表达抑制了肺腺癌细胞的增殖。
凋亡细胞因细胞膜通透性增强,染色质DNA固缩,所以Hoechst33342染色时,凋亡细胞核染色较未凋亡细胞深,呈明亮的蓝色,未凋亡细胞的细胞核呈暗蓝色。结果显示,转染了干扰ENSG00000277534表达的siRNA的细胞系相对于转染了空白质粒的阴性对照组细胞系,凋亡细胞数明显增加(见图3),说明干扰ENSG00000277534的表达促进了肺腺癌细胞的凋亡。
上述实施例的说明只是用于理解本发明的方法及其核心思想。应当指出,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以对本发明进行若干改进和修饰,这些改进和修饰也将落入本发明权利要求的保护范围内。
序列表
<110> 徐州市中心医院
<120> 一种肺腺癌诊断的生物标志物及其应用
<160> 6
<170> SIPOSequenceListing 1.0
<210> 1
<211> 18
<212> DNA
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
<400> 1
ctcttgaatg gttgtgtt 18
<210> 2
<211> 18
<212> DNA
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
<400> 2
atacagtggt aagcagtt 18
<210> 3
<211> 20
<212> DNA
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
<400> 3
tggacttcga gcaagagatg 20
<210> 4
<211> 20
<212> DNA
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
<400> 4
gaaggaaggc tggaagagtg 20
<210> 5
<211> 21
<212> RNA
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
<400> 5
ugcaaaauuc cuacuucugc u 21
<210> 6
<211> 21
<212> RNA
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
<400> 6
cagaaguagg aauuuugcag g 21
Claims (7)
1.ENSG00000277534作为生物标志物在制备肺腺癌的诊断产品中的应用。
2.根据权利要求1所述的应用,其特征在于,所述产品包括通过RT-PCR、qPCR、原位杂交或高通量测序平台检测ENSG00000277534的表达水平的试剂。
3.ENSG00000277534在制备预防或治疗肺腺癌的药物组合物中的应用。
4.根据权利要求3所述的应用,其特征在于,所述药物组合物包括抑制ENSG00000277534表达的试剂。
5.根据权利要求4所述的应用,其特征在于,所述试剂为双链分子siRNA。
6.根据权利要求5所述的应用,其特征在于,所述siRNA的序列如SEQ ID NO.5~6所示。
7.ENSG00000277534在筛选预防或治疗肺腺癌的候选药物中的应用。
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