gasdermins分子特征和致癌作用的泛癌分析

A pan-cancer analysis of molecular characteristics and oncogenic role of gasdermins.

作者信息Mingchao Mu, Qiaoling Yu, Qin Zhang, Jing Guo, Xingjie Wang, Xuejun Sun, Junhui Yu
PMID35164740
发布时间2022-02-14
DOI10.1186/s12935-022-02483-4

实验完整度

研究主要依赖生物信息学分析,仅进行了少量体外实验验证(GSDME过表达对迁移侵袭的影响及免疫组化),缺乏体内和机制验证,实验完整度中等。

主要模型

HCT116结肠癌细胞系 SW480结肠癌细胞系 结直肠癌患者组织样本(16例) TCGA泛癌队列

重点核对

GSDME过表达载体(phU6-EGFP-GSDME)转染HCT116和SW480细胞 Transwell实验:迁移实验每孔2.5×10^4细胞,侵袭实验每孔5×10^4细胞,培养48小时 划痕实验:划痕后无血清培养72小时 免疫组化:GSDME抗体(1:200),CD34抗体(1:800) 结直肠癌组织样本:16例,来自2020年12月至2021年1月手术患者

摘要

背景:gasdermins(GSDMs)家族被认为是一类成孔效应蛋白,可导致细胞膜通透和细胞焦亡。尽管我们对GSDMD、GSDME和GSDMB的认识日益增多,但对大多数GSDMs的生物学功能以及GSDM表达和激活的调控仍不清楚。在本研究中,我们系统地分析了GSDM家族基因的分子特征和致癌作用。方法:本研究使用了TCGA、CCLE、cBioPortal、GEPIA、CellMiner和BioGRID数据库。进行了免疫组织化学分析和一系列体外实验。结果:我们发现,在癌症中,GSDM基因及其表达发生广泛变化,这与患者生存相关。GSDMs的表达与癌症相关通路、药物耐药性、免疫亚型、肿瘤微环境和癌细胞干性广泛相关。然而,在相应的GSDM基因中发现了癌内和癌间的异质性。我们发现GSDMA和GSDMB调控药物耐药性的方向与GSDME相反。在结直肠癌中,GSDME可能通过细胞迁移和血管生成正向调控细胞侵袭和转移,而GSDMA、GSDMB和GSDMD可能负向调控细胞迁移。结论:GSDM家族基因可能在癌症中发挥除焦亡以外的重要作用。我们建议投入更多努力来研究GSDM家族,并将每个GSDM基因作为实体在每种癌症类型中进行研究。

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
GSDM家族基因在癌症中除了焦亡功能外,是否具有其他重要作用?
核心机制
GSDME可能通过促进血管生成(与VEGF相关)和细胞迁移来正向调控结直肠癌的侵袭和转移,而GSDMA、GSDMB和GSDMD可能负向调控细胞迁移。
主要证据
TCGA和CCLE等数据库分析显示GSDME表达与内皮标记物和VEGFB/C正相关;体外实验证实GSDME过表达增强HCT116和SW480细胞的迁移和侵袭;免疫组化显示GSDME高表达与微血管密度正相关。
研究意义
作者提出应更多关注GSDM家族在癌症中的作用,将每个GSDM基因作为实体进行研究,提示其可能作为治疗靶点,但需进一步研究。

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

GSDM家族基因变异与表达分析

评估GSDM基因在泛癌中的基因组改变和表达变化。

使用cBioPortal、TCGA和Xena等数据库分析GSDM基因的突变、拷贝数变异、表达差异和甲基化。

2

GSDM基因功能关联分析

探究GSDM基因表达与癌症相关通路、药物敏感性、生存、免疫微环境和干性的关联。

使用GSCALite、CellMiner、BioGRID等数据库进行通路关联、药物敏感性、生存分析、免疫评分和干性评分分析。

3

结直肠癌中GSDM基因的关联网络分析

识别与结直肠癌中GSDM基因相关的基因集及潜在功能。

利用CCLE数据计算与GSDM基因表达显著相关的基因,并进行Venn图和GO富集分析。

4

GSDME过表达对细胞迁移和侵袭的影响

验证GSDME在结直肠癌细胞迁移和侵袭中的功能。

在HCT116和SW480细胞中稳定过表达GSDME,通过Transwell和划痕实验评估迁移和侵袭能力。

5

GSDME与血管生成的关联验证

验证GSDME表达与结直肠癌血管生成的关系。

使用GEPIA和CCLE分析GSDME与内皮标记物和VEGF的相关性;通过免疫组化检测16例结直肠癌组织中GSDME表达和微血管密度。

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
杜氏改良Eagle培养基BI-USA--
胎牛血清LONSERA--
phU6-EGFP-GSDME慢病毒载体GeneChem--
RIPA裂解液Beyotime--
PVDF膜Invitrogen--
GSDME抗体Abcamab215191
GAPDH抗体Proteintech10494-1-AP
山羊抗兔IgGBiossbs-0295G
ECL检测试剂Minipore--
Boyden小室Corning--
基质胶BD--
GSDME抗体Abcamab215191
CD34抗体Proteintech14486-1-AP
HRP标记的山羊二抗ZSGB-Bio--

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
HCT116和SW480细胞系,DMEM培养基含9% FBS,5% CO2,37°C
阅读提示:Methods: Cell cultures and lentiviral vectors and transfection
细胞转染
phU6-EGFP-GSDME慢病毒载体及其对照,转染按制造商说明
阅读提示:Methods: Cell cultures and lentiviral vectors and transfection
Western blot
抗体:GSDME(1:500)、GAPDH(1:5000)、二抗(1:5000)
阅读提示:Methods: Western blot assay
划痕实验
细胞培养至95-100%融合,划痕,无血清培养72小时,三次重复
阅读提示:Methods: Wound-healing assays
Transwell实验
迁移实验2.5×10^4细胞,侵袭实验5×10^4细胞,预包被60 μL Matrigel,培养48小时,三次重复
阅读提示:Methods: Transwell assays
免疫组化
16例结直肠癌组织,GSDME(1:200)、CD34(1:800),染色强度和阳性细胞百分比评分
阅读提示:Methods: Immunohistochemistry