免疫检查点PTPN2预测人类癌症的预后和免疫治疗反应

Immune checkpoint PTPN2 predicts prognosis and immunotherapy response in human cancers.

作者信息Xiaolong Tang, Xue Sui, Yongshuo Liu
PMID36685446
期刊Heliyon
发布时间2023-01-07
DOI10.1016/j.heliyon.2023.e12873

实验完整度

包含多数据库分析、细胞增殖、免疫荧光、Western blot等实验,并进行了功能验证和机制验证,但缺乏体内模型验证。

主要模型

A375黑色素瘤细胞 HCT116结肠癌细胞 U87胶质母细胞瘤细胞 SKOV3卵巢癌细胞

重点核对

PTPN2敲低效率验证(shPTPN2-1和shPTPN2-3) IFN-γ处理(100 ng/ml,36小时) EGF处理(100 ng/ml,30分钟) CCK-8增殖检测(2×10^3细胞/孔,0-120小时) LGG列线图模型的C-index和ROC曲线

摘要

背景:PTPN2是非受体蛋白酪氨酸磷酸酶家族成员,在肿瘤发生和癌症免疫治疗中具有关键作用。然而,大多数关于PTPN2在癌症中作用的研究仅限于特定癌症类型。因此,本研究旨在探讨PTPN2在人类癌症中的预后意义及其在肿瘤微环境中的功能。方法:为了阐明此问题,我们利用TCGA、GTEx、CGGA、GEO、cBioPortal、STRING、TISCH、TIMER2.0、ESTIMATE和TIDE数据库,研究了PTPN2在人类癌症中的表达水平、预后价值、基因组改变、分子功能、免疫功能以及免疫治疗预测能力。此外,使用CCK-8实验检测PTPN2对细胞增殖的影响。通过细胞免疫荧光分析探究PTPN2的细胞定位。通过Western blot检测PTPN2下游的分子靶标。最后,使用TCGA-LGG队列构建列线图模型,并用校准曲线和时间依赖性ROC进行评价。结果:PTPN2在大多数癌症中高表达,并与ACC、GBM、LGG、KICH和PAAD的不良预后相关,而在OV、SKCM和THYM中相反。PTPN2敲低促进黑色素瘤细胞增殖,同时显著抑制结肠癌和胶质母细胞瘤细胞增殖。此外,由PTPN2基因编码的TC-PTP主要定位于细胞核和细胞质,并可负调控JAK/STAT和MEK/ERK通路。引人注目的是,PTPN2敲低显著增加了PD-L1的丰度。PTPN2在单核/巨噬细胞中高表达,并与多种免疫浸润细胞呈正相关,尤其是CD8+ T细胞。值得注意的是,DLBC、LAML、OV和TGCT中PTPN2高表达组患者对免疫治疗反应更好,而ESCA、KIRC、KIRP、LIHC和THCA中相反。最后,在LGG上构建的列线图模型表现出高预测准确性。结论:免疫检查点PTPN2是预测癌症预后和免疫治疗疗效的有力生物标志物。机制上,PTPN2负调控JAK/STAT和MEK/ERK通路以及PD-L1的丰度。

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
PTPN2在多种人类癌症中的表达、预后价值及其在肿瘤微环境和免疫治疗中的功能和机制。
核心机制
PTPN2负调控JAK/STAT和MEK/ERK通路,并负调控PD-L1表达。
主要证据
利用TCGA等多数据库分析PTPN2表达与预后、免疫浸润和免疫治疗反应的关系;体外敲低PTPN2验证对细胞增殖和通路的影响。
研究意义
PTPN2是预测癌症预后和免疫治疗疗效的生物标志物,为癌症治疗提供新靶点。

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

表达与预后分析

评估PTPN2在多种癌症中的表达和预后相关性

利用TCGA和GTEx数据库比较PTPN2在肿瘤和正常组织中的表达,并通过生存分析评估预后价值。

2

细胞增殖实验

验证PTPN2敲低对不同癌细胞增殖的影响

使用慢病毒介导的shRNA敲低PTPN2,通过CCK-8实验检测细胞增殖。

3

细胞定位和分子功能

探索PTPN2的细胞定位和下游信号通路

免疫荧光检测PTPN2定位;Western blot检测PTPN2敲低后对JAK/STAT和MEK/ERK通路及PD-L1表达的影响。

4

免疫相关分析

评估PTPN2表达与免疫细胞浸润和免疫治疗反应的关系

利用TISCH、TIMER2.0、ESTIMATE和TIDE数据库分析PTPN2表达与免疫细胞浸润、肿瘤异质性和免疫治疗反应的关系。

5

列线图模型构建

建立LGG患者生存预测模型

基于PTPN2表达和临床特征构建列线图并评估预测性能。

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Gibco--
RPMI 1640培养基Gibco--
胎牛血清Gibco--
青霉素/链霉素Sigma--
opti-MEM培养基----
聚乙烯亚胺转染试剂----
聚凝胺----
嘌呤霉素----
RIPA裂解液----
BCA蛋白浓度测定试剂盒Thermo Fisher--
PVDF膜----
RNA-easy分离试剂Vazyme--
NanoDrop ND2000分光光度计Thermo Fisher--
天根逆转录试剂盒Tiangen--
2×SYBR Green预混液Takara--
ABI 7500 PCR系统Applied Biosystems--
CCK-8试剂----
DAPI染色液----
Live SR超分辨转盘显微镜Nikon--
干扰素-γSino Biological11725-HNAS
表皮生长因子InvitrogenPHG0311
PTPN2抗体CST58935
JAK1抗体CST3344
STAT1抗体CST19994
磷酸化STAT1 (Y701)抗体CST7649
PD-L1抗体CST13684
STAT3抗体CST4904
磷酸化STAT3 (Y705)抗体CST9145
Erk1/2抗体CST4695
磷酸化Erk1/2抗体CST4370
GAPDH抗体Proteintech60004-1-Ig

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
细胞培养
细胞系来源:ATCC;培养基:DMEM或RPMI 1640 + 10% FBS + 青霉素/链霉素;培养条件:37°C、5% CO2
阅读提示:Materials and methods 2.8
慢病毒感染
shRNA序列:shPTPN2-1和shPTPN2-3;病毒包装:HEK293T细胞,质粒比例(500ng靶基因质粒、50ng VSVG、500ng pR8.74、3μl PEI);感染时加入polybrene(1:1000)
阅读提示:Materials and methods 2.8
Western blot
一抗稀释比例1:1000;二抗室温孵育1小时;TBST洗涤三次
阅读提示:Materials and methods 2.9
RT-qPCR
RNA上样量1 μg;cDNA稀释至10 ng/μl;使用2×SYBR Green Premix Ex Taq;ABI 7500系统
阅读提示:Materials and methods 2.9
细胞增殖
细胞接种密度2×10^3细胞/孔;CCK-8检测时间点:0, 24, 48, 96, 120小时;450nm吸光度
阅读提示:Materials and methods 2.10
免疫荧光
一抗稀释比例1:100;使用DAPI染色;使用尼康超分辨显微镜(60x油镜)
阅读提示:Materials and methods 2.11
通路验证
IFN-γ(100 ng/ml, 36h)和EGF(100 ng/ml, 30min)处理浓度和时间
阅读提示:Materials and methods 2.12
数据库分析
TCGA、GTEx、CGGA、GEO等数据库版本;PTPN2表达中位数分组;TIDE评分阈值
阅读提示:Materials and methods 2.1-2.6
列线图构建
TCGA-LGG队列;Cox回归筛选变量;C-index和ROC曲线
阅读提示:Materials and methods 2.7