DEAH-box RNA解旋酶的高水平与肝细胞癌的不良预后及DHX9的下调提高其放射敏感性相关

High Levels of DEAH-Box Helicases Relate to Poor Prognosis and Reduction of DHX9 Improves Radiosensitivity of Hepatocellular Carcinoma.

作者信息Xi Chen, Letao Lin, Guanyu Chen, Huzheng Yan, Zhenyu Li, Meigui Xiao, Xu He, Fujun Zhang, Yanling Zhang
PMID35814441
发布时间2022-06-12
DOI10.3389/fonc.2022.900671

实验完整度

包含基于TCGA数据库的生物信息学分析(差异表达、预后模型、免疫浸润)和体外细胞实验(DHX9敲低、照射、功能检测),但缺乏动物模型或患者样本的功能验证。

主要模型

肝癌细胞系Hep-3B 肝癌细胞系Huh7 TCGA LIHC患者队列

重点核对

DHX9敲低验证:shRNA和siRNA序列以及转染效率需确认 照射剂量:4 Gy和8 Gy,剂量率1.78 Gy/min 细胞活力检测:CCK-8实验在照射后5天进行 克隆形成实验:细胞密度1000细胞/孔,照射4 Gy,培养10天 DNA损伤检测:碱性彗星实验在8 Gy照射后进行,γ-H2AX foci通过免疫荧光和Western blot检测

摘要

背景:肝细胞癌(LIHC)是最常见的原发性恶性肿瘤之一,具有高度的分子和临床异质性。越来越多的证据证实了一些RNA解旋酶家族在肿瘤发展中的重要作用,但DEAH-box RNA解旋酶家族在LIHC治疗策略中的作用尚未明确。方法:从癌症基因组图谱(TCGA)下载LIHC数据集。采用共识聚类对患者进行分组。使用最小绝对收缩和选择算子Cox回归以及单因素和多因素Cox回归来开发和验证预后风险模型。使用肿瘤免疫估计资源和肿瘤免疫单细胞中心数据库探讨DEAH-box RNA解旋酶在LIHC免疫治疗中的作用。进行体外实验以研究DHX9在LIHC放射敏感性中的作用。结果:确定了12个与生存相关的DEAH-box RNA解旋酶。高解旋酶表达水平与不良预后和临床特征相关。构建了包含六个DEAH-box RNA解旋酶(DHX8、DHX9、DHX34、DHX35、DHX38和DHX57)的预后模型。该模型的风险评分被证明是独立的预后指标,并且在训练和测试队列中,该模型区分了不同预后的LIHC患者。DNA损伤修复通路在高风险评分患者中也富集。风险模型中的六个DEAH-box RNA解旋酶与先天免疫细胞浸润和免疫抑制剂显著相关。体外实验表明,DHX9敲低通过增加DNA损伤提高了放射敏感性。结论:DEAH-box RNA解旋酶特征可用作LIHC的可靠预后生物标志物。此外,DHX9可能是LIHC放疗和免疫治疗中的明确指标和治疗靶点。

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
DEAH-box RNA解旋酶家族在肝细胞癌中的预后价值及其在放射治疗和免疫治疗中的作用是什么?
核心机制
DHX9敲低通过增加DNA损伤提高肝癌细胞的放射敏感性。高表达的DEAH-box RNA解旋酶与先天免疫细胞浸润和免疫抑制相关,可能通过调节DNA修复通路影响预后。
主要证据
基于TCGA数据构建的六个DEAH-box RNA解旋酶预后模型在训练和验证队列中均能区分高低风险患者;体外实验显示DHX9敲低后,照射诱导的彗星尾部DNA百分比和γ-H2AX foci显著增加。
研究意义
DEAH-box RNA解旋酶特征可作为LIHC的可靠预后生物标志物,DHX9可能成为LIHC放疗和免疫治疗的指标和治疗靶点。

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

差异表达和预后相关DEAH-box RNA解旋酶的鉴定

筛选在LIHC中差异表达且与预后相关的DEAH-box RNA解旋酶基因

从TCGA下载LIHC和正常组织的基因表达数据及临床数据,使用limma包进行差异表达分析,通过单因素Cox回归识别预后相关基因。

2

LIHC分子亚型的鉴定

基于预后相关DEAH-box RNA解旋酶的表达将LIHC患者分为不同分子亚型,并评估其预后差异

使用ConsensusClusterPlus包对370例患者进行共识聚类分析,分成两个亚型,并通过KM曲线和热图展示亚型间预后和临床病理特征的差异。

3

预后风险模型的构建与验证

建立并验证一个基于DEAH-box RNA解旋酶的预后风险评分模型

在训练队列中应用LASSO Cox回归构建包含六个基因的风险模型,计算每个患者的风险评分,根据中位风险评分分高低风险组,KM分析、ROC曲线、单因素和多因素Cox回归用于验证模型。

4

DEAH-box RNA解旋酶与肿瘤免疫微环境的相关性分析

评估风险模型中的六个DEAH-box RNA解旋酶与免疫细胞浸润和免疫抑制因子的相关性

使用TIMER和TISCH数据库分析六个基因的表达与免疫细胞(尤其是髓源性抑制细胞、巨噬细胞等)浸润的相关性,以及与PDCD1、CTLA4、PD-L1、LAG3等免疫抑制因子的相关性。

5

DHX9对肝癌细胞放射敏感性的影响

研究DHX9敲低对肝癌细胞放射敏感性和DNA损伤修复的影响

在Hep-3B和Huh7细胞中通过shRNA或siRNA敲低DHX9,进行照射处理,通过CCK-8、克隆形成、碱性彗星实验、免疫荧光和Western blot检测细胞活力和DNA损伤。

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
杜尔贝科改良伊格尔培养基----
胎牛血清----
青霉素/链霉素----
pSLenti-shRNA-DHX9#40质粒OBiO Technology--
pSLenti-shRNA-DHX9#41质粒OBiO Technology--
pSLenti-shRNA-NC质粒OBiO Technology--
Lipofectamine 3000转染试剂InvitrogenL3000-015
siCtrlHanbio Biotechnology Co.,Ltd--
siDHX9-1Hanbio Biotechnology Co.,Ltd--
siDHX9-2Hanbio Biotechnology Co.,Ltd--
RNA提取试剂盒Yeasen19221ES50
NanoDrop 3000分光光度计Thermo Fisher Scientific--
5×RT预混液Takara--
SYBR Green qPCR试剂盒Bio-Rad--
RIPA裂解缓冲液Yishan BiotechES0012
DHX9抗体Proteintech17721-1-AP
DHX8抗体abcamab181074
DHX35抗体ImmunowayYN4410
DHX38抗体ImmunowayYN1100
DHX57抗体Signalway Antibody#29895
GAPDH抗体Proteintech60004-1-Ig
γ-H2AX抗体Cell Signaling Technology#80312
ChemiDoc™ Touch成像系统Bio-Rad--
CCK-8试剂DOJINDOCK04
彗星实验试剂盒Trevigen4250050K
碘化丙啶----
Alexa Fluor 647标记二抗Cell Signaling Technology#4410
594标记二抗Proteintech#8889
DAPI----
Rad Source 2000PRO照射仪Rad Source Technologies--
荧光显微镜Nikon--
激光扫描共聚焦显微镜Olympus Optical--

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
差异表达和预后分析
TCGA数据下载版本、基因表达数据的标准化方法、差异表达分析的阈值(p < 0.05)、单因素Cox回归的p值阈值
阅读提示:Materials and Methods: TCGA Database, Identification of LIHC Subtypes, Establishment and Validation of a Prognostic Risk Model
细胞培养和慢病毒转导
细胞系来源(ATCC)、培养基成分(DMEM+10%FBS+1%P/S)、慢病毒包装质粒(pM2.G和psPAX2)、转染试剂(Lipofectamine 3000)、polybrene浓度、嘌呤霉素筛选浓度(1μg/mL)和处理时间(5天)
阅读提示:Materials and Methods: Cell Culture and Lentiviral Particle Transduction
siRNA转染
siRNA序列(siDHX9-1: 5'-CCCUGUCACUUGUCAGACA-3'; siDHX9-2: 5'-GCAUGGACCUCAAGAAUGA-3')、转染试剂用量(5μL Lipofectamine 3000)、转染时间(6-8小时)
阅读提示:Materials and Methods: siRNA Transfection
照射处理
照射剂量(4 Gy和8 Gy)、剂量率(1.78 Gy/min)、照射设备型号(Rad Source 2000PRO)
阅读提示:Materials and Methods: Irradiation
RT-qPCR
RNA提取试剂盒(Yeasen)、cDNA合成起始RNA量(2μg)、SYBR Green qPCR试剂盒(Bio-Rad)、内参基因(GAPDH)、引物序列
阅读提示:Materials and Methods: Total RNA Extraction and Quantitative Real-Time PCR
Western blot
蛋白提取试剂(RIPA)、SDS-PAGE凝胶浓度(12.5%和8%)、一抗稀释比例(DHX9 1:1000等)、二抗孵育时间(1小时)
阅读提示:Materials and Methods: Protein Extraction and Western Blot
CCK-8实验
细胞铺板密度(3000细胞/孔)、照射后培养时间(5天)、CCK-8试剂稀释比例(1:9)、检测波长(450nm)
阅读提示:Materials and Methods: CCK-8 Assay
克隆形成实验
细胞铺板密度(1000细胞/孔)、照射剂量(4 Gy)、培养时间(10天)、固定和染色方法(冷甲醇、结晶紫)
阅读提示:Materials and Methods: Colony Formation Assay
彗星实验
试剂盒(Trevigen)、细胞与凝胶混合比例(20μL细胞悬液与80μL低熔点琼脂糖)、碱性电泳时间(15-20分钟)、中和时间(15分钟)
阅读提示:Materials and Methods: DNA Comet Assay
免疫荧光
固定液(4%多聚甲醛)、透化液(0.3% Triton X-100)、封闭液(5% BSA)、一抗稀释比例(DHX9 1:20,γ-H2AX 1:100)、二抗稀释比例(1:200)、封片剂
阅读提示:Materials and Methods: Immunofluorescence