癌症相关成纤维细胞分泌的FGF7作为卵巢癌进展的促进因子

Cancer-associated fibroblast-secreted FGF7 as an ovarian cancer progression promoter.

作者信息Songwei Feng, Bo Ding, Zhu Dai, Han Yin, Yue Ding, Sicong Liu, Ke Zhang, Hao Lin, Zhongdang Xiao, Yang Shen
PMID38491511
发布时间2024-03-15
DOI10.1186/s12967-024-05085-y

实验完整度

包含多队列生物信息学分析、单细胞测序、体外细胞功能实验、机制研究(Co-IP、CUT&RUN)及体内动物模型验证,证据层级丰富。

主要模型

卵巢癌细胞系HO8910和A2780 BALB/c裸鼠异种移植瘤模型 癌症相关成纤维细胞(CAFs) 正常成纤维细胞(NFs)

重点核对

FGF7中和抗体浓度(1 μg/ml)及处理时间(4小时) hFGF7浓度(10 ng/ml和20 ng/ml)及处理时间(48小时) FGFR2拮抗剂AZD4547浓度(5 μM) MG132浓度(10 μM)及处理时间(3、6、9小时) 体内实验:HO8910与CAFs/NFs细胞比例4:1,中和抗体剂量50 mg/kg,观察至31天

摘要

背景:卵巢癌(OC)以其侵袭性和当前治疗策略的有限疗效而著称。近期研究强调了癌症相关成纤维细胞(CAFs)在OC发生发展中的重要作用。方法:利用基于批量转录组数据集的先进机器学习技术,我们确定了源自CAFs的成纤维细胞生长因子7(FGF7)作为潜在的致癌因子。我们研究了FGF7表达与各种临床参数之间的关系。进行了一系列体外实验来评估CAFs来源的FGF7对OC细胞活性(如增殖、迁移和侵袭)的影响。还进行了单细胞转录组分析,以阐明FGF7与其受体之间的相互作用。详细的机制研究旨在阐明FGF7促进OC进展的途径。结果:我们的研究结果表明,较高的FGF7水平与晚期肿瘤分期、血管浸润增加和预后不良相关。CAFs来源的FGF7显著增强了OC细胞的增殖、迁移和侵袭。单细胞分析和体外研究表明,CAFs来源的FGF7通过FGFR2相互作用抑制缺氧诱导因子1α(HIF-1α)的泛素化和降解。FGF7/HIF-1α通路的激活导致间充质标志物的上调和上皮标志物的下调。重要的是,用靶向CAFs来源的FGF7的中和抗体进行体内治疗可显著减少肿瘤生长。结论:中和培养基中的FGF7或抑制HIF-1α信号可逆转FGF7介导的EMT效应,强调了FGF7介导的EMT对HIF-1α激活的依赖性。这些发现表明,靶向FGF7/HIF-1α/EMT轴可能为干预OC进展提供新的治疗机会。

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
癌症相关成纤维细胞来源的FGF7在卵巢癌进展中的作用及其分子机制是什么?
核心机制
CAFs分泌的FGF7通过FGFR2相互作用抑制HIF-1α的泛素化和降解,稳定HIF-1α,进而促进其进入细胞核直接结合ZEB1启动子,上调ZEB1表达,诱导EMT,从而促进卵巢癌进展。
主要证据
体外实验显示FGF7促进OC细胞增殖、迁移、侵袭和EMT;单细胞分析显示CAFs分泌的FGF7与上皮细胞FGFR2结合;Co-IP和Western blot显示FGF7抑制HIF-1α泛素化;CUT&RUN显示HIF-1α结合ZEB1启动子;体内中和FGF7显著抑制肿瘤生长。
研究意义
靶向FGF7/HIF-1α/EMT轴可能为干预卵巢癌进展提供新的治疗机会。

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

CAFs和NFs的分离与鉴定

获得高纯度CAFs和NFs,验证其身份,为后续实验提供细胞来源。

从HGSOC组织和正常卵巢上皮组织中分离原代成纤维细胞,通过梯度消化法纯化,利用Western blotting和RT-qPCR检测α-SMA、Vimentin、E-cadherin、CD31等标志物进行鉴定。

2

生物信息学分析筛选关键基因

利用多组学数据和机器学习算法识别与CAFs相关且预后相关的关键基因。

对TCGA、ICGC及GEO多个队列进行WGCNA分析,结合CCLE细胞系数据,利用99种机器学习算法构建风险模型,筛选出FGF7等关键基因。

3

体外功能实验验证FGF7的作用

评估CAFs来源的FGF7对卵巢癌细胞增殖、迁移、侵袭和EMT的影响。

用CAFs-CM、NFs-CM、hFGF7处理HO8910和A2780细胞,或使用FGF7中和抗体、siRNA敲低FGF7,通过CCK8、Transwell、划痕实验和Western blot检测功能变化。

4

单细胞转录组分析受体-配体相互作用

揭示CAFs与肿瘤细胞之间的信号通讯,特别是FGF7与FGFR2的相互作用。

对GSE184880单细胞数据进行细胞亚群注释,使用CellChat推断细胞通讯,分析FGF7和FGFR2的表达。

5

机制研究:FGF7稳定HIF-1α

阐明FGF7调控HIF-1α表达的具体分子机制。

通过Western blot检测HIF-1α及其羟基化形式、PHDs的表达,Co-IP检测泛素化,MG132处理抑制蛋白酶体,以验证FGF7抑制HIF-1α降解。

6

验证HIF-1α直接调控ZEB1

证实HIF-1α直接结合ZEB1启动子,调控其转录。

使用CUT&RUN实验检测HIF-1α在ZEB1启动子区域的结合,同时敲低HIF-1α或ZEB1观察EMT标志物的变化。

7

体内验证FGF7的作用

在动物模型中验证CAFs来源的FGF7对肿瘤生长的影响,并评估中和抗体的治疗效果。

将HO8910细胞与CAFs或NFs混合皮下注射至裸鼠,腹腔注射FGF7中和抗体处理,监测肿瘤生长,并进行IHC分析。

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
IV型胶原酶Invitrogen--
70 μm细胞筛网BD Falcon--
DMEM/F12培养基keyGENKGM12500S-500
胎牛血清----
青霉素/链霉素----
重组人FGF7Sino Biological10210-H07E
FGFR2拮抗剂(AZD4547)----
FGF7中和抗体R&D SystemsMAB251-SP
MG-132----
抗β-肌动蛋白抗体Proteintech20536-1-AP
抗α-SMA抗体Proteintech14395-1-AP
抗CD31抗体Proteintech11265-1-AP
抗E-钙黏蛋白抗体Proteintech20874-1-AP
抗波形蛋白抗体Proteintech10366-1-AP
抗ZEB1抗体Proteintech21544-1-AP
抗HIF1α抗体Proteintech20960-1-AP
抗HIF1α-OH402抗体Abcamab72775
抗HIF1α-OH564抗体CST3434
抗PHD1抗体Proteintech12984-1-AP
抗PHD2抗体Proteintech19886-1-AP
抗PHD3抗体Proteintech18325-1-AP
HRP标记二抗Proteintech--
增强化学发光试剂NCMP10300
FastPure细胞/组织总RNA提取试剂盒V2VazymeRC112-01
HiScript III All-in-one RT SuperMix Perfect for qPCR试剂盒VazymeR333-01
Taq Pro通用SYBR qPCR Master Mix试剂盒VazymeQ712-02
实时荧光定量PCR仪Applied Biosystems--
CCK8试剂盒Dojindo--
BD基质胶BD Biosciences--
人FGF7 ELISA试剂盒R&D Systems--
脂质体转染试剂3000Invitrogen--
嘌呤霉素----
短发夹RNA(sh-ZEB1、sh-HIF-1α、sh-NC)GenePharma--
小干扰RNAHIPPOBIO--
波形蛋白抗体ServicebioGB121308
FOXP3抗体ServicebioGB112325
α-SMA抗体ServicebioGB13044
DAPI----
NanoZoomer S360数字切片扫描仪Hamamatsu Photonics--
CUT&RUN检测试剂盒VazymeHD101-01
Protein G磁珠Cell Signaling Technology70024
抗泛素抗体CST3936
抗pVHL抗体CST68547

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
CAFs和NFs分离与鉴定
组织来源(HGSOC vs 正常卵巢上皮)、胶原酶IV消化时间(2-3小时)、过滤孔径(70 μm)、传代次数(3-4代)及纯度标准(>95%)
阅读提示:Methods: Isolation of CAFs and NFs
细胞培养与处理
细胞系(HO8910、A2780)、培养基(DMEM/F12)、FBS浓度(10%)、hFGF7浓度(10和20 ng/ml)、FGF7中和抗体浓度(1 μg/ml)、FGFR2拮抗剂浓度(5 μM)、MG132浓度(10 μM)
阅读提示:Methods: Cell lines and cell culture
体外功能实验
CCK8细胞密度(2.5×10^3/孔)、CCK8孵育时间(2小时)、Transwell细胞数(4×10^4)、Matrigel稀释比例(1:15)、Transwell孵育时间(48小时)、划痕实验孵育时间(24小时)
阅读提示:Methods: Cell viability, invasion and migration assays
机制研究(Co-IP和CUT&RUN)
Co-IP中使用的抗体(Ub和pVHL)、CUT&RUN细胞数(1×10^5)、处理时间(48小时)
阅读提示:Methods: Co-immunoprecipitation (Co-IP) assay; Cleavage under targets and release using nuclease assay (CUT&RUN)
体内动物实验
小鼠品系(BALB/c裸鼠)、周龄(6周)、每组数量(5只)、细胞比例(HO8910:CAFs/NFs=4:1)、抗体剂量(50 mg/kg)、给药方式(腹腔注射)、观察时间(31天)
阅读提示:Methods: Animal experiments; Figure 8