DSG3通过AKT/GSK3β/β-catenin通路促进膀胱癌的生长和转移

DSG3 promotes bladder cancer growth and metastasis via AKT/GSK3β/β-catenin pathway.

作者信息Tao Wang, Anqi Du, Yuan Peng, Jianjian Yin, Guoqiang Sun, Yihang Yu, Zhangran Sun, Qi Chang, Kaidi Gong, Shengna Han, Lirong Zhang, Dongkui Song
PMID40605005
发布时间2025-07
DOI10.1186/s12967-025-06754-2

实验完整度

包含体外细胞功能实验(增殖、成球、迁移侵袭)、体内小鼠成瘤与肺转移模型、转录因子ChIP和双荧光素酶验证、下游通路IP/co-IP、PLA及回复实验,机制验证完整。

主要模型

5637细胞系(基底亚型膀胱癌细胞) BALB/c裸鼠皮下异种移植瘤模型 BALB/c裸鼠尾静脉肺转移模型 BBN诱导的小鼠膀胱癌组织

重点核对

DSG3敲低效率(shRNA)超过80%,需验证mRNA和蛋白水平。 体内实验使用BALB/c裸鼠,皮下注射1×10^7细胞,n=6/组;尾静脉注射3×10^6细胞,每周三次,持续两周。 STAT3结合DSG3启动子区域位点4(-1431至-1421),需通过ChIP和双荧光素酶验证。 使用AKT抑制剂VIII(20 µM)和LiCl(10 mM)进行回复实验,确认AKT/GSK3β通路。 DSG3敲低后通过RNA-seq和GSEA验证Wnt/β-catenin通路富集。

摘要

背景:高转移率是导致肌层浸润性膀胱癌(MIBC)高死亡率的主要原因。因此,阐明相关机制并确定潜在的治疗靶点对于改善膀胱癌(BLCA)的总体预后至关重要。方法:我们使用共识聚类和差异基因表达分析来鉴定关键基因桥粒芯蛋白3(DSG3)。随后,我们检测了DSG3在BLCA中的表达及其与临床特征和预后的关系。进行了全面的体外和体内实验,以阐明DSG3的功能及其在BLCA中上调的原因,并研究DSG3促进转移的机制。结果:DSG3在BLCA中显著上调,尤其是在基底/鳞状(Ba/Sq)亚型中。重要的是,DSG3水平升高与肿瘤侵袭性行为和较差的临床结果密切相关。功能实验表明,DSG3敲低显著抑制了体外癌症干细胞特性、上皮-间质转化(EMT)、迁移和侵袭能力,而体内研究显示肿瘤发生和肺转移显著减少。机制研究表明,STAT3在转录水平上激活DSG3的表达。下游通路分析进一步表明,DSG3促进AKT磷酸化,从而抑制GSK3β活性。该分子通路促进β-catenin核转位,从而触发SOX2和MMP7表达的转录上调,最终介导BLCA进展。结论:我们的研究证明了一种新机制,DSG3通过AKT/GSK3β/β-catenin通路上调SOX2和MMP7的表达,增强癌症干细胞特性、EMT、迁移和侵袭能力,最终导致BLCA的生长和转移。本研究阐明了DSG3在BLCA中的作用及其激活Wnt/β-catenin信号通路的机制。我们预计这项研究将为预测进展和评估预后提供潜在的生物标志物。此外,本研究为BLCA治疗引入了新的干预靶点。

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
DSG3在膀胱癌中的表达及其促进肿瘤生长和转移的机制是什么?
核心机制
STAT3转录激活DSG3,DSG3通过结合AKT促进其Ser473磷酸化,进而抑制GSK3β活性,减少β-catenin磷酸化和泛素化降解,促进β-catenin核转位,上调SOX2和MMP7表达,从而增强癌症干细胞特性、EMT、迁移和侵袭能力。
主要证据
通过TCGA和GTEx数据分析发现DSG3高表达并与不良预后相关;体外敲低DSG3抑制干细胞特性、EMT、迁移和侵袭;体内敲低DSG3抑制肿瘤生长和肺转移;ChIP和双荧光素酶实验验证STAT3结合DSG3启动子;IP、PLA和回复实验验证AKT/GSK3β/β-catenin通路。
研究意义
DSG3可作为预测膀胱癌进展和评估预后的潜在生物标志物,并可能成为膀胱癌治疗的新干预靶点。

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

生物信息学分析鉴定DSG3

鉴定在膀胱癌Ba/Sq亚型中上调的关键基因。

基于TCGA-BLCA数据进行共识聚类分析,将样本分为腔道型和基底/鳞状亚型,并进行差异基因表达分析,筛选出上调基因DSG3。

2

临床样本和组织芯片验证DSG3表达

验证DSG3在膀胱癌及Ba/Sq亚型中的表达及其与临床特征和预后的关系。

利用TCGA、GTEx和GEO数据库分析DSG3 mRNA表达;使用组织芯片进行IHC分析DSG3蛋白表达;分析DSG3与临床病理特征的相关性。

3

体外功能实验

评估DSG3敲低对膀胱癌细胞癌症干细胞特性、EMT、迁移和侵袭能力的影响。

在5637细胞中通过shRNA稳定敲低DSG3,进行CCK-8增殖、平板克隆、肿瘤球形成、流式细胞术检测CD44/CD133及细胞周期、Western blot检测相关蛋白、划痕和Transwell实验。

4

体内肿瘤生长和肺转移实验

验证DSG3敲低对裸鼠肿瘤生长和肺转移的影响。

将sh-DSG3和sh-NC 5637细胞皮下注射至裸鼠建立异种移植瘤,测量肿瘤体积和重量;通过尾静脉注射建立肺转移模型,使用IVIS成像监测转移情况。

5

上游转录因子验证

验证STAT3是否直接结合DSG3启动子并调控其转录。

通过数据库预测STAT3为唯一转录因子,使用ChIP和双荧光素酶报告基因实验验证STAT3与DSG3启动子结合位点及转录活性。

6

下游信号通路机制研究

阐明DSG3调控β-catenin及下游靶基因的机制。

通过RNA-seq和GSEA分析鉴定Wnt/β-catenin通路参与;通过IP/co-IP、PLA和IF验证DSG3与AKT、GSK3β的相互作用;使用LiCl和AKT抑制剂进行回复实验。

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
Ham's F-12K培养基Gibco21127022
RPMI 1640培养基Corning10-040-CV
MEM培养基(含NEAA)Corning10-009-CV
DMEM培养基Corning10-013-CV
胎牛血清Corning35-081-CV
脂多糖Sigma-AldrichL2630
MG132MedChemExpressHY-13259
氯化锂MedChemExpressHY-Y0649
AKT抑制剂VIIIMedChemExpressHY-10355
Lipofectamine 3000InvitrogenL3000075
Lipofectamine RNAiMAXInvitrogen13778100
嘌呤霉素SolarbioP8230
遗传霉素CoolaberSL3940
逆转录预混液ACCURATE BIOTECHNOLOGY (HUNAN) CO.,LTDAG11706
SYBR Green预混液ACCURATE BIOTECHNOLOGY (HUNAN) CO.,LTDAG11718
细胞计数试剂盒-8MedChemExpressHY-K0301
Advanced DMEM/F-12培养基Gibco12634-010
B27添加剂Gibco17504-044
人碱性成纤维细胞生长因子Peprotech100-18B
人表皮生长因子PeprotechAF-100-15
胰岛素-转铁蛋白-硒Gibco41400045
无EDTA胰蛋白酶ServicebioG4002
染色缓冲液(含FBS)BD Pharmingen554656
含RNase A的PI染色液BiossBA00205
NovoCyte流式细胞仪Agilent Technologies--
Transwell小室(8µm孔径)Corning3422
Matrigel基质胶Corning354234
Pierce蛋白A/G磁珠Thermo Scientific88803
核质蛋白提取试剂盒BiosharpBL670A
Pierce ChIP级蛋白A/G磁珠Thermo Scientific26162
双荧光素酶报告基因检测试剂盒Yeasen11402ES60
Duolink原位邻位连接分析试剂Sigma-AldrichDUO92102
D-荧光素钾盐MeilunBioMB1834
异氟烷RWDR510-22-10
IVIS小动物活体成像系统PerkinElmer--

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
培养基类型、血清浓度、培养条件(37°C,5% CO2)及各细胞系培养基组成。
阅读提示:Materials and methods: Cell culture and reagents
基因敲低/过表达
shRNA和siRNA序列、转染试剂、筛选药物(嘌呤霉素、G-418)浓度,过表达载体构建方法。
阅读提示:Materials and methods: Plasmids, shRNA, siRNA and transfection conditions
体外功能实验
细胞接种密度、处理时间、试剂浓度(如LPS 10 µg/mL 24h,MG132 10 µM,LiCl 10 mM,AKTi 20 µM),检测方法细节。
阅读提示:Materials and methods: Cell counting kit-8 (CCK-8) viability assay and plate colony formation assay, Tumor sphere formation, Flow cytometry, Cell wound healing, transwell migration and invasion assays
体内实验
小鼠品系、年龄、性别、细胞注射数量和途径(皮下1×10^7,尾静脉3×10^6)、注射频率(每周三次)、肿瘤测量时间点。
阅读提示:Materials and methods: Subcutaneous tumorigenesis and lung metastasis in vivo
机制研究
ChIP实验甲醛交联、超声处理、抗体、qPCR引物;双荧光素酶报告基因载体构建;IP/co-IP抗体、磁珠、洗涤条件;PLA试剂和操作。
阅读提示:Materials and methods: Chromatin immunoprecipitation (ChIP), Dual-luciferase reporter gene assay, Immunoprecipitation (IP) and co-IP, Immunofluorescence (IF), proximity ligation assay (PLA) and laser confocal microscopy