原发性胃硬癌的综合转录组学分析和突变图谱

Comprehensive transcriptomic profiling and mutational landscape of primary gastric linitis plastica

作者信息Zhu Liu, Lian-Lian Hong, Jin-Sen Zheng, Zhe-Nan Ling, Zhi-Long Zhang, Ya-Nan Qi, Xin-Yu Zhang, Tian-Yu Zhu, Jiu-Li Wang, Jing Han, Xiang-Liu Chen, Qi-Ming Yu, Shi Wang, Pei Li, Zhi-Qiang Ling
PMID36450891
发布时间2023-03
DOI10.1007/s10120-022-01353-2

实验完整度

包含WES/WTS测序、细胞系功能验证(siRNA敲低)、临床样本IHC及WB验证等多层级实验,并进行TCGA数据比较和通路富集分析。

主要模型

10例原发性胃硬癌肿瘤组织及配对正常组织 GES1、AGS、NUGC4、KATO III细胞系 TCGA-STAD非弥漫型胃癌和弥漫型胃癌数据队列

重点核对

GLP诊断标准:胃壁增厚、弥漫纤维间质反应、>50%低黏附细胞具有典型印戒细胞形态 WES和WTS样本数量:10例成功进行WES,11例成功进行WTS CDH1突变率20%,RHOA突变率为0% IGF2BP3和MUC16在GLP组织中显著上调,siRNA敲低后p-PI3K和p-AKT降低 GLP样本中PIK3R2、AKT3、IGF1显著上调

摘要

背景:原发性胃硬癌(GLP)是胃癌的一种独特表型,生存率低。GLP的综合分子特征和潜在治疗靶点仍未确定。方法:我们对10对肿瘤-正常组织进行了全外显子测序(WES)和全转录组测序(WTS)。10个肿瘤样本均为GLP,宏观上累及100%胃壁。与TCGA数据进行比较,以生成GLP中突变最多的基因和过表达基因。结果:我们的结果表明,GLP具有独特的基因组和转录组特征,Hippo通路的功能障碍可能是GLP发展过程中的关键步骤。6个基因被确定为GLP中显著高突变的基因,包括AOX1、ANKRD36C、CPXM1、PTPN14、RPAP1和DCDC1。MUC6,作为先前确定的胃癌驱动基因,在GLP中具有高突变率(20%)。我们GLP队列中20%的患者有CDH1突变,而没有人有RHOA突变。GLP表现出高度免疫缺陷和低AMPK通路活性。我们的WTS结果显示,3个PI3K-AKT通路相关基因(PIK3R2、AKT3和IGF1)在GLP中显著上调。使用免疫组织化学(IHC)鉴定了两个基因IGF2BP3和MUC16,它们在弥漫型相关胃癌细胞系中特异性表达,其敲低抑制了PI3K-AKT通路活性。结论:我们提供了GLP的首个整合基因组和转录组图谱,这可能有助于其诊断、预后和治疗。

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
原发性胃硬癌(GLP)的综合分子特征和潜在治疗靶点是什么?
核心机制
GLP中Hippo通路功能异常及PI3K-AKT通路过度激活,可能参与其病理发展。
主要证据
WES显示6个显著高突变基因(AOX1、ANKRD36C、CPXM1、PTPN14、RPAP1、DCDC1),WTS显示PIK3R2、AKT3、IGF1上调,细胞实验证实IGF2BP3和MUC16敲低抑制PI3K-AKT活性。
研究意义
提供GLP首个整合基因组和转录组图谱,可能有助于其诊断、预后和治疗。

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

样本收集与病理诊断

明确原发性GLP的临床病理特征并收集合格的肿瘤及正常组织样本。

收集13例符合诊断标准的GLP患者手术切除肿瘤及配对正常组织,进行H&E染色和病理诊断。

2

全外显子测序及突变分析

揭示GLP的体细胞突变谱和显著突变基因。

对10例肿瘤及配对正常样本进行WES,分析突变类型、频率和突变特征,与TCGA-STAD数据比较。

3

全转录组测序及差异表达分析

识别GLP中差异表达的基因和通路。

对11例肿瘤及配对正常样本进行WTS,进行差异表达分析、KEGG富集和GSEA通路分析,并与TCGA数据比较。

4

分子分型分析

确定GLP在TCGA和ACRG分子分型中的归属。

基于WES和WTS数据评估EBV状态、MSI状态、CNV水平,并计算EMT评分,应用决策树进行分类。

5

候选基因在细胞系中的验证

验证IGF2BP3和MUC16在弥漫型胃癌细胞系中的表达及其对PI3K-AKT通路的影响。

在GES1、AGS、NUGC4、KATO III细胞系中检测IGF2BP3和MUC16表达,使用siRNA敲低后检测PI3K-AKT通路蛋白变化。

6

候选基因在临床样本中的验证

验证IGF2BP3和MUC16在GLP组织中的高表达。

使用免疫组织化学和Western blot分析13例GLP和30例胃癌组织中IGF2BP3和MUC16表达。

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
QIAamp DNA微量试剂盒Qiagen--
Covaris S2超声波系统Covaris--
SureSelect全外显子V6Agilent--
RNeasy小型试剂盒Qiagen--
TruSeq RNA样本制备试剂盒----
Trizol试剂Invitrogen--
One Step PrimeScript cDNA合成试剂盒Takara Bio Inc--
SYBR Premix Ex Taq实时荧光定量试剂盒Takara Bio Inc--
IGF2BP3抗体Thermo Fisher ScientificPA5-120830
MUC16抗体AbcamAb272333
IGF2BP3抗体Proteintech Group14642-1-AP
PI3K抗体Biossbs-2067R
p-PI3K抗体Biossbs-5570R
AKT抗体Proteintech Group10176-2-AP
p-AKT抗体Proteintech Group66444-1-Ig
MUC16抗体AbcamAb205718
抗α-微管蛋白抗体AbcamAb7291
GAPDH抗体Cell Signaling TechnologyD16H11
RPMI 1640培养基Gibco--
DMEM培养基Gibco--
胎牛血清Gibco--
Lipofectamine 2000转染试剂Invitrogen--

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
GLP样本纳入
胃壁增厚、弥漫纤维间质反应、>50%低黏附细胞呈印戒细胞形态
阅读提示:材料与方法-原发性GLP的定义和病理分析
WES测序
10例肿瘤及配对正常样本;中位深度:肿瘤153.3X,正常73.4X
阅读提示:结果-全外显子测序
WTS测序
11例肿瘤及配对正常样本
阅读提示:结果-全转录组测序
差异表达分析
edgeR,|log2FC|>1,q<0.05
阅读提示:材料与方法-差异表达分析
siRNA敲低验证
NUGC4和KATO III细胞系;siRNA序列见表S1
阅读提示:材料与方法-细胞培养、siRNA和转染;结果-图5
IHC验证
IGF2BP3抗体1:100稀释(PA5-120830);MUC16抗体1:800稀释(Ab272333)
阅读提示:材料与方法-免疫组织化学分析