LTBP2在胶质瘤恶性进展和免疫细胞浸润中的综合生物信息学分析与实验验证

Integrated bioinformatics analysis and experimental validation on malignant progression and immune cell infiltration of LTBP2 in gliomas.

作者信息Lun Gao, Rui Zhang, Wenbin Zhang, Yanfang Lan, Xiangpan Li, Qiang Cai, Junhui Liu
PMID39390437
发布时间2024-10-10
DOI10.1186/s12885-024-12976-2

实验完整度

高

包含多数据集生信分析、内部临床样本WB/IHC验证、细胞增殖与凋亡实验以及原位异种移植小鼠模型等至少两个独立实验层级,并进行了功能验证。

主要模型

U87胶质瘤细胞系 U251胶质瘤细胞系 原位异种移植小鼠模型 临床胶质瘤组织样本队列

重点核对

LTBP2在胶质瘤组织中的表达水平(WB和IHC检测) LTBP2表达与胶质瘤WHO分级、IDH1/2状态及分子亚型的关联 LTBP2表达与巨噬细胞浸润(CD163、CD11b等标志物)的相关性 LTBP2敲低对细胞增殖和TMZ敏感性的影响(CCK8和流式凋亡分析) LTBP2敲低对原位肿瘤生长和巨噬细胞浸润的影响(体内IHC检测)

摘要

背景:胶质瘤是高度侵袭性的脑肿瘤,也是最致命的人类肿瘤之一。潜伏转化生长因子结合蛋白(LTBP)已被发现参与恶性生物学过程,并可作为多种实体瘤的潜在生物标志物。而LTBP家族在人胶质瘤中的作用仍有待阐明。方法:从Gliovis下载公共数据集中2407例胶质瘤样本的标准化基因表达及相应临床数据。采用Kaplan-Meier法和Cox回归分析进行生存分析。采用Western blot(WB)和免疫组织化学(IHC)检测154例胶质瘤样本中LTBPs蛋白水平。通过免疫荧光(IF)和IHC评估胶质瘤组织中LTBP2表达与免疫浸润的相关性。采用CCK8和流式细胞术检测LTBP2对胶质瘤细胞的影响。利用原位胶质瘤小鼠模型评估体内效果。结果:在XENA-TCGA_GTEx、Gill和Gravendeel数据集中,与正常脑组织相比,胶质瘤样本中LTBP2 mRNA水平显著升高(均P<0.01),且其表达与胶质瘤WHO分级、IDH1/2野生型和间充质亚型呈正相关。这些结果通过WB和IHC检测的内部队列得到证实。我们发现LTBP2高表达的胶质瘤患者总生存期短于低表达患者。LTBP2表达与胶质瘤免疫评分显著相关(Spearman r=0.68,P<0.01),并与低级别胶质瘤(LGG)和GBM中巨噬细胞浸润程度密切相关。敲低LTBP2显著降低U87和U251细胞的增殖,并增强对替莫唑胺的敏感性。LTBP2低表达的裸鼠肿瘤生长较慢,并通过体内IHC染色检测到肿瘤相关巨噬细胞(TAMs)浸润减少。最后,接受化疗的低LTBP2表达胶质瘤患者比高LTBP2表达患者生存期更长。结论:LTBP2可作为预后标志物,高LTBP2表达与丰富的TAMs浸润和较差的化疗反应相关。

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
LTBP家族在胶质瘤中的表达及其在恶性进展和免疫细胞浸润中的作用尚不清楚,本研究旨在探讨LTBP2在胶质瘤中的表达、预后价值及相关机制。
核心机制
LTBP2过表达与胶质瘤恶性进展(如间充质亚型)和肿瘤相关巨噬细胞浸润相关,可能通过调节免疫微环境影响化疗抵抗。
主要证据
基于公共数据集的生信分析、内部临床样本的WB和IHC验证、细胞功能实验(敲低LTBP2抑制增殖并增强TMZ敏感性)以及体内原位移植瘤模型(敲低LTBP2减少肿瘤生长和巨噬细胞浸润)。
研究意义
LTBP2可作为胶质瘤的预后生物标志物,并可能成为预测化疗反应的潜在标志物,为胶质瘤免疫治疗提供潜在靶点。

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

胶质瘤中LTBPs表达和临床相关性分析

利用公共数据集分析LTBPs在胶质瘤中的表达水平及其与临床病理特征的关系,以筛选关键成员并确定其潜在临床意义。

分析了来自GEO数据集(Gill、Gravendeel、Murat)的胶质瘤和正常脑组织样本中LTBP1-4的表达,并在TCGA、CGGA、Rembrandt和Gravendeel等数据集中评估了LTBP2表达与WHO分级、IDH1/2状态、分子亚型及预后(总生存期)的关系。

2

内部临床样本验证LTBP2表达与临床病理特征

通过WB和IHC在临床组织样本中验证LTBP2蛋白表达水平,并确认其与胶质瘤恶性程度的关系。

使用WB和IHC检测了154例胶质瘤样本(包括110例胶质瘤组织和8例非肿瘤脑组织等)中LTBP2蛋白水平,并分析其与WHO分级及IDH1/2状态的相关性。

3

评估LTBP2表达与免疫浸润的关系

通过生信分析和组织染色评估LTBP2表达与胶质瘤免疫细胞浸润的关联,尤其是巨噬细胞。

使用ESTIMATE平台计算免疫/基质评分,分析LTBP2与免疫细胞浸润的相关性;并通过IHC和免疫荧光染色验证高LTBP2表达与巨噬细胞标志物(CD163、CD11b、CD68)浸润的关系。

4

体外功能实验验证LTBP2对细胞增殖和TMZ敏感性的影响

检验LTBP2对胶质瘤细胞增殖和化疗药物敏感性的作用。

使用shRNA在U87和U251细胞中敲低LTBP2,通过CCK8检测细胞增殖能力,通过流式细胞术检测TMZ处理后细胞凋亡变化。

5

体内验证LTBP2对肿瘤生长和巨噬细胞浸润的影响

评估敲低LTBP2在体内对胶质瘤生长和巨噬细胞浸润的影响。

采用原位异种移植模型,将NC-shRNA或LTBP2-shRNA U87细胞注射入裸鼠纹状体,通过IHC检测肿瘤大小和巨噬细胞浸润情况。

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
抗LTBP2抗体Biossbs-18440R
抗CD68抗体Proteintech28058-1-AP
抗CD86抗体Cell Signaling Technology19589
抗CD11b抗体biobytorb11009
抗CD163抗体abcamab182422
抗PCNA抗体Proteintech24036-1-AP
CCK-8试剂盒----
Annexin V-FITC----
碘化丙啶----
FACSCalibur流式细胞仪Becton Dickinson--
GV493-gcGFP-Puro载体GeneChem--
嘌呤霉素----

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
临床样本收集与处理
样本类型(石蜡包埋、冰冻)、样本数量(110例胶质瘤、8例NBT、12例NBT、24例冰冻)、知情同意、伦理批准号
阅读提示:Methods: Clinical samples
公共数据集分析
数据集名称(TCGA-GBMLGG、CGGA等)、样本量(2407例)、LTBP2表达分组方法(高/低)及cutoff值
阅读提示:Methods: Public datasets acquisition and analysis; Results: Correlations between LTBPs expression and glioma malignancy
蛋白表达检测(WB/IHC)
抗体信息(LTBP2、CD68等)、IHC评分标准(强度0-3,阳性细胞百分比0-4)、样本数及重复数
阅读提示:Methods: Immunohistochemical (IHC) staining, Immunofluorescence staining & western blot
细胞功能实验
细胞系(U87、U251)、shRNA靶序列、慢病毒感染时间和MOI(未明确)、嘌呤霉素筛选浓度和时间、CCK8检测细胞数和时间点、TMZ浓度
阅读提示:Methods: Construction and transfection with shRNA, Cell proliferation detection, Flow cytometry analysis
体内动物实验
动物品系(Balb/c裸鼠)、细胞注射数量(3×10^5)、注射位点(右侧纹状体)、麻醉方法(1%戊巴比妥钠)、处死标准
阅读提示:Methods: Intracranial xenograft model