新辅助化疗诱导卵巢癌基因组和转录组变化

Neoadjuvant Chemotherapy Induces Genomic and Transcriptomic Changes in Ovarian Cancer

作者信息Melissa Javellana, Mark A Eckert, Janna Heide, Katarzyna Zawieracz, Melanie Weigert, Sarah Ashley, Elizabeth Stock, David Chapel, Lei Huang, S Diane Yamada, Ahmed Ashour Ahmed, Ricardo R Lastra, Mengjie Chen, Ernst Lengyel
PMID34737212
发布时间2022-01-01
DOI10.1158/0008-5472.CAN-21-1467

实验完整度

包含患者配对样本的转录组和基因组分析、体外细胞系药物处理实验、抑制剂协同实验、免疫印迹和报告基因检测等多个独立证据层级。

主要模型

OVCAR8细胞系 TYK-nu细胞系 OVCAR4细胞系 PEO-1细胞系

重点核对

配对FFPE肿瘤标本:治疗前活检和间歇性减瘤手术标本,共32对DNA和20对RNA样本 化疗方案:新辅助化疗使用卡铂和紫杉醇,中位周期数为3,范围3-6 体外药物浓度:卡铂100μM处理72小时,紫杉醇100nM处理24小时,SIK2抑制剂HG-9-91-01 5μM AP-1抑制剂SR11302与化疗药物联合处理细胞,评估协同效应 统计学设计:使用2-way ANOVA和Tukey检验评估协同细胞毒性

摘要

新辅助化疗越来越多地用于治疗晚期高级别浆液性卵巢癌(HGSOC),这为更好地理解化疗诱导的突变和基因表达变化提供了机会。我们进行了一项队列研究,包括34名晚期IIIC或IV期HGSOC患者,以评估接受新辅助化疗的女性肿瘤基因组和转录组的变化。对化疗前和化疗后收集的配对FFPE标本进行了RNA测序和包含596个癌症相关基因的Panel DNA测序,并鉴定了化疗前和化疗后样本中的差异表达基因(DEGs)和拷贝数变异(CNVs)。经过组织和测序质量控制,最终患者队列包括32对DNA和20对RNA样本。配对样本的基因组分析未发现任何复发性化疗诱导的突变。基因表达分析发现,大多数DEGs被化疗上调,主要见于化疗耐药标本。AP-1转录因子家族基因(FOS、FOSB、FRA-1)在化疗耐药样本中尤其上调。CNV分析发现复发性11q23.1扩增,该区域包含SIK2。体外实验中,AP-1或SIK2抑制剂与卡铂或紫杉醇联合治疗显示出协同效应。这些数据表明,AP-1活性和SIK2拷贝数扩增是由化疗诱导的,可能代表了HGSOC化疗耐药演变的机制。AP-1和SIK2是可成药靶点,已有小分子抑制剂,代表了规避化疗耐药的潜在靶点。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
新辅助化疗如何影响高级别浆液性卵巢癌的基因组和转录组?
核心机制
化疗诱导AP-1转录因子活性和SIK2拷贝数扩增,可能促进化疗耐药性的演变。
主要证据
配对RNA测序分析显示化疗后AP-1家族基因表达升高,尤其在耐药样本中;CNV分析发现复发性11q23.1扩增(包含SIK2),且SIK2表达与拷贝数显著相关;体外实验证实AP-1或SIK2抑制剂与卡铂/紫杉醇联合具有协同细胞毒性作用。
研究意义
AP-1和SIK2是可成药靶点,其抑制剂与化疗联合可能是克服化疗耐药的潜在策略。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

收集配对临床样本并进行病理评估

鉴定治疗前后肿瘤样本,确保肿瘤细胞含量足够,评估化疗反应评分。

从153例接受新辅助化疗的晚期HGSOC患者中筛选50例具有高质量配对FFPE标本的样本,由病理学家确认高级别组织学、分期和化疗反应评分,并确保至少20%肿瘤细胞含量。

2

DNA和RNA提取及测序

获取治疗前后肿瘤的基因组和转录组数据,进行差异分析。

使用Tempus xT panel进行靶向DNA测序,RNA测序使用Kapa RNA Hyperprep kit和IDT xGen Exome Research Panel。

3

基因表达分析

鉴定新辅助化疗相关的差异表达基因,并分析其与化疗敏感性的关联。

使用GFOLD分析DEGs,聚类分析根据治疗状态和化疗敏感性;对AP-1家族基因表达进行验证。

4

基因组和拷贝数变异分析

评估新辅助化疗是否导致突变积累和拷贝数变异。

对治疗前后样本进行体细胞突变分析,使用GISTIC2.0识别复发性拷贝数变异。

5

体外细胞系功能验证

验证AP-1和SIK2在化疗耐药中的作用。

用卡铂和紫杉醇处理卵巢癌细胞系,检测c-Jun磷酸化和AP-1转录活性;使用AP-1抑制剂SR11302和SIK2抑制剂HG-9-91-01联合化疗评估细胞增殖和凋亡。

6

免疫组织化学验证

验证化疗前后组织中THBS1蛋白表达变化。

对配对组织切片进行THBS1免疫组化染色和Trichrome染色,评估蛋白表达和胶原含量。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
DMEM培养基Corning10-013-CV
胎牛血清Fisher Scientific35-010-CV
MEM非必需氨基酸Corning25-025-CI
MEM维生素Corning25-020-CI
RPMI培养基----
C-Jun抗体Abcamab31419
c-Jun抗体Cell Signaling2315
c-Fos抗体Santa Cruzsc-166940
抗血小板反应蛋白1抗体Santa Cruzsc-59887
GAPDH抗体Cell Signaling2118
SIK-2抗体Cell Signaling6919S
磷酸化Akt抗体Cell Signaling9271
AKT抗体Cell Signaling9272
SIK-2抑制剂MedChem ExpressHY-15776
CytoFLEX流式细胞仪Beckmann Coulter--
凋亡检测试剂盒BioLegend640932
Annexin V (APC)----
PI (PE)----
染色缓冲液BD554657
Hoechst 33258----
尼康Eclipse Ti2显微镜Nikon--
徕卡Bond RX自动染色机Leica Biosystems--
抗原修复液ILeica BiosystemsAR9640
Bond聚合物精炼检测Leica BiosystemsDS9800
Bouin固定液----
Weigert铁苏木素----
Biebrich猩红酸性品红溶液----
磷钨酸-磷钼酸----
苯胺蓝溶液----
BCA蛋白定量试剂盒Thermo Scientific23224
辣根过氧化物酶标记抗小鼠二抗Cell Signaling Technology7076
辣根过氧化物酶标记抗兔二抗Cell Signaling Technology7074
ECL底物Bio-Rad1705061
Pico化学发光底物Thermo Fisher34579
G: Box凝胶成像系统Syngene--
pAP-1-Luc质粒Agilent--
pRL-CMV-Renilla质粒Promega--
Lipofectamine 2000转染试剂----
Lumat LB 9507发光检测仪Berthold Technologies--
MTT检测(噻唑蓝四唑溴化物)SigmaM2128
SR11302(AP-1抑制剂)----

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
临床样本收集
患者分期(IIIC或IV)、新辅助化疗方案(卡铂和紫杉醇)、中位周期数(3)、样本来源(化疗前活检和间歇减瘤手术FFPE标本)
阅读提示:见Materials and Methods中Clinical cohort部分,以及Table 1
DNA和RNA测序
测序panel(Tempus xT)、文库构建试剂盒(KAPA)、测序平台(Illumina HiSeq 4000或NovaSeq6000)、平均深度(500x)、质控阈值(95%目标碱基覆盖300x)
阅读提示:见Materials and Methods中DNA and RNA extraction and sequencing部分
基因表达分析
DEG筛选阈值(GFOLD>±2)、参考基因组(hg38)、归一化方法(RPKM)、配对样本要求
阅读提示:见Materials and Methods中RNA analysis部分
体细胞突变和CNV分析
体细胞突变VAF阈值(>20%)、人群频率阈值(<5%)、CNV检测工具(SynthEx、GISTIC2.0)
阅读提示:见Materials and Methods中DNA analysis部分
细胞系培养和药物处理
细胞系名称和来源、培养基配方、药物浓度(卡铂100μM、紫杉醇100nM)、处理时间(24h、72h等)、抑制剂浓度(SIK2抑制剂5μM)
阅读提示:见Materials and Methods中Cell lines and culture conditions、Apoptosis assay、Proliferation assay等部分