FBLN1和ANT3作为宫颈癌早期检测潜在生物标志物的发现与验证

Discovery and validation of FBLN1 and ANT3 as potential biomarkers for early detection of cervical cancer.

作者信息Yi Hao, Ming Ye, Xiaona Chen, Hongli Zhao, Ayshamgul Hasim, Xia Guo
PMID33602229
发布时间2021-02-18
DOI10.1186/s12935-021-01802-5

实验完整度

高

包括临床样本(284例)ELISA验证、细胞系分泌组定量蛋白质组学、LC-PRM/MS靶向验证,以及CRISPR/Cas9基因编辑功能实验,形成多层次证据。

主要模型

宫颈癌临床队列(284例,含正常、癌前病变、早期宫颈癌) 宫颈癌细胞系(C-33A, SiHa, Caski) CRISPR/Cas9基因编辑SiHa细胞(KoE6/E7 SiHa)

重点核对

临床样本分组:正常对照75例、癌前病变88例、早期宫颈癌121例 HPV分型:37种HPV基因型检测,灵敏度与特异性均>95% 分泌组分析条件:细胞在无血清培养基中培养24小时,过滤、超滤,3次重复 CRISPR/Cas9敲除E6/E7:使用特异gRNA,转导后经嘌呤霉素和潮霉素筛选,单克隆筛选 LC-PRM/MS:使用同位素标记内标肽(DSPSAPVNVTVR),每个蛋白设计两个肽段

摘要

背景:验证与HPV感染相关的宫颈癌及癌前病变的标志物。方法:使用三种不同的宫颈癌细胞系C-33A、SiHa和Caski进行无标记定量蛋白质组学的分泌组分析。从284名患者中收集宫颈脱落细胞和匹配的血清样本,包括正常对照(n=75,26.41%)、癌前病变(n=88,30.99%)和早期宫颈鳞癌(n=121,42.61%)。通过PCR和杂交进行HPV分型和定量。通过ELISA定量先前筛选研究(组织、血浆、细胞)中鉴定的20种候选蛋白。最后,使用高定量平行反应监测质谱评估候选血清标志物的特异性和敏感性。结果:虽然发现CC与高危HPV亚型相关,但高危HPV的血清抗体与宫颈癌的进展无显著相关。对于四种蛋白CLU、APOA4、APOE和MLH3,患者组之间存在显著差异,但由于敏感性和特异性不足且变异性大,均无法用于临床应用。随后对宫颈癌细胞系进行的蛋白质组分泌组分析鉴定了一组729种常见蛋白。将该数据集与ELISA测量结果交叉引用,揭示了六种候选蛋白,其中两种FBLN1和ANT3显示出与HPV感染的共现(分别为75.7%和85%),并且在敏感性和特异性方面具有良好的诊断能力。通过使用CRISPR/Cas9基因编辑丢失E6/E7后,KoE6/E7 SiHa中ANT3和FBLN1的含量下调,这表明宫颈癌中ANT3和FBLN1的表达可能受HPV感染的影响。结论:FBLN1和ANT3可能是潜在的肿瘤和HPV相关的血清标志物。

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
寻找与HPV感染相关的宫颈癌及癌前病变的血清生物标志物,以实现早期检测。
核心机制
HPV感染可能通过E6/E7致癌蛋白影响FBLN1和ANT3的表达,因为敲除E6/E7后两者的表达下调。
主要证据
基于284例临床样本的ELISA和LC-PRM/MS验证,显示FBLN1和ANT3在癌前病变和宫颈癌中水平升高,并与HPV感染共现(75.7%和85%);细胞实验表明HPV阳性细胞系中表达较高,敲除E6/E7后表达下调。
研究意义
FBLN1和ANT3有望作为HPV相关宫颈癌的早期血清标志物,为开发检测试剂盒提供基础。

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

临床样本收集与分组

建立包含正常、癌前病变和早期宫颈癌的临床队列,用于标志物验证。

收集284例患者的宫颈脱落细胞和血清样本,分为正常对照(75例)、癌前病变HSIL/CIN II/III(88例)和早期宫颈鳞癌(121例)。

2

HPV分型检测

确定各组的HPV感染状态和基因型分布。

使用PCR和杂交方法检测37种HPV基因型。

3

ELISA定量候选蛋白

在284例血清样本中验证20种候选蛋白的表达差异。

使用ELISA检测20种候选蛋白(包括CLU, APOA4, APOE, MLH3等)。

4

细胞系分泌组分析

鉴定宫颈癌细胞系分泌蛋白,寻找候选标志物。

对C-33A、SiHa和Caski细胞进行无标记定量蛋白质组学分析,鉴定729种常见分泌蛋白。

5

LC-PRM/MS验证

在62例血清样本中定量验证候选蛋白。

使用LC-PRM/MS检测FBLN1、ANT3等蛋白的肽段。

6

CRISPR/Cas9敲除E6/E7

验证HPV E6/E7对ANT3和FBLN1表达的影响。

在SiHa细胞中敲除E6/E7,检测ANT3和FBLN1的表达变化。

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
Hybribio核酸扩增和基因分型系统Hybribio--
Hybrimax试剂盒Hybribio--
高危HPV L1衣壳蛋白IgG ELISA试剂盒Antibodies-OnlineABIN1000221
ELISA试剂盒LSBio--
ELISA试剂盒Abnova--
ELISA试剂盒USCN--
DMEM培养基----
胎牛血清----
蛋白酶抑制剂混合物----
BCA蛋白定量试剂盒Thermo Fisher Scientific--
二硫苏糖醇----
胰蛋白酶----
Microcon YM-30超滤管----
C18-SD萃取盘柱3M--
EASY-nLC1000液相色谱仪Thermo Fisher Scientific--
EASY色谱柱SC200Thermo Fisher Scientific--
Q-Exactive质谱仪Thermo Fisher Scientific--
Easy nLC 1200液相色谱仪Thermo Fisher Scientific--
Q-Exactive Plus质谱仪Thermo Fisher Scientific--
同位素标记标准肽----
TRIzol试剂Invitrogen--
Hifair®II第一链cDNA合成SuperMixYeason--
Hieff qPCR SYBR Green预混液Yeason--
7500实时荧光定量PCR系统ABI--
聚偏二氟乙烯膜Millipore--
ANT3抗体Proteintech14B41-1-AP
FBLN1抗体Biossbs-0809R
E6/E7抗体Abcamab70
E6/E7抗体Abcamab30731
GAPDH抗体Yeasen--
过氧化物酶标记二抗Abclonal--
化学发光液Yeasen--
sgRNA E6/E7慢病毒Cyagen--
EGFP慢病毒----
嘌呤霉素Merck--
潮霉素----
共聚焦培养皿Nest--
Triton-XSolabio--
山羊血清Solabio--
DAPI----
Graphpad Prism----
IBM SPSS统计软件----

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
样本量(正常75例,癌前88例,宫颈癌121例),年龄范围29-70岁,汉维比例0.83:1,分期标准(早期宫颈癌<IIa)
阅读提示:Methods: Collection of clinical specimens
HPV分型
检测方法(PCR和杂交),37种基因型覆盖,灵敏度特异性>95%
阅读提示:Methods: HPV genotyping of cervical exfoliated cells
ELISA检测
20种候选蛋白,试剂盒品牌(LSBio/Abnova/USCN),三次重复,7点标准曲线
阅读提示:Methods: ELISA
分泌组分析
细胞系(C-33A, SiHa, Caski),无血清处理24小时,过滤超滤条件,质谱仪器设置
阅读提示:Methods: Proteomic secretome analysis of cervical cancer cell lines
LC-PRM/MS验证
62个样本(正常20,HSIL16,宫颈癌26),同位素内标肽,每个蛋白两个肽段
阅读提示:Methods: Validation of candidate makers by liquid chromatography and parallel reaction monitoring mass spectrometry (LC-PRM/MS)
CRISPR/Cas9敲除
gRNA序列,转导次数,嘌呤霉素和潮霉素筛选剂量,单克隆筛选
阅读提示:Methods: E6/E7 knockout by CRISPR/Cas9 gene editing
qPCR和Western blot
引物序列(补充表S2),抗体稀释比例,内参GAPDH
阅读提示:Methods: Total RNA isolation and quantitative real‐time PCR (qPCR)、Western blotting