GPX2预测前列腺癌无复发生存并触发Wnt/β-catenin/EMT通路。

GPX2 predicts recurrence-free survival and triggers the Wnt/β-catenin/EMT pathway in prostate cancer.

作者信息Ming Yang, Xudong Zhu, Yang Shen, Qi He, Yuan Qin, Yiqun Shao, Lin Yuan, Hesong Ye
PMID36312753
期刊PeerJ
发布时间2022-10-25
DOI10.7717/peerj.14263

实验完整度

包含生物信息学分析(TCGA/GEO数据、WGCNA、GSEA)、临床样本IHC验证、细胞功能实验(增殖、凋亡、侵袭)及机制验证(Western blot)。

主要模型

前列腺癌细胞系LNCaP和22RV1 前列腺癌患者组织样本(20例PCa,10例良性前列腺增生) TCGA-PRAD和GEO数据集(GSE46602、GSE70768、GSE6919)

重点核对

GPX2在LNCaP和22RV1细胞中的敲低和过表达效率 CCK-8实验的细胞接种数量(2000个/孔)和检测时间点 Transwell侵袭实验的细胞浓度(3×10^5/mL)和培养时间(24小时) Western blot检测的Wnt/β-catenin/EMT通路蛋白表达变化 免疫组化实验的患者样本来源和Gleason评分分组

摘要

目的:本研究旨在建立与前列腺癌(PCa)无复发生存(RFS)相关的预后模型并识别生物标志物。方法:使用癌症基因组图谱(TCGA)-PRAD和基因表达综合(GEO)GSE46602数据集,通过最小绝对收缩和选择算子(LASSO)和Cox回归建立RFS预后模型和与PCa相关的关键基因。使用加权基因共表达网络(WGCNA)分析获得的关键模块和基因,并进行基因集富集分析(GSEA)。在体外验证了表型和机制。结果:通过LASSO回归获得共18个基因,并建立和验证了RFS模型(TCGA,AUC:0.774;GSE70768,AUC:0.759)。使用多变量Cox回归获得三个关键基因。WGCNA分析获得与Gleason评分密切相关的蓝色模块(cor = –0.22,P = 3.3e−05)和独特基因谷胱甘肽过氧化物酶2(GPX2)。免疫组织化学分析显示,GPX2在前列腺癌患者中的表达显著高于良性前列腺增生患者(P <0.05),但与Gleason评分无显著相关(GSE46602和GSE6919验证),这也在GSE46602和GSE6919数据集中得到验证。GSEA结果显示GPX2表达主要与上皮间质转化(EMT)和Wnt通路相关。此外,GPX2表达与八种免疫细胞显著相关。在人前列腺癌细胞系LNCaP和22RV1中,与si-NC相比,si-GPX2抑制增殖和侵袭,并诱导凋亡。Wnt3a、糖原合酶激酶3β(GSK3β)、磷酸化(p)-GSK3β、β-连环蛋白、p-β-连环蛋白、c-myc、细胞周期蛋白D1和波形蛋白的蛋白表达降低;E-钙粘蛋白的表达增加;over-GPX2的结果与over-NC相反。与si-NC组相比,si-GPX2+ SKL2001组中GPX2的蛋白表达降低,β-连环蛋白不变。结论:我们成功构建了PCa RFS预后模型,获得了RFS相关的生物标志物GPX2,并发现GPX2调节PCa进展并触发Wnt/β-catenin/EMT通路的分子变化。

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
本研究旨在建立前列腺癌无复发生存的预后模型,并探索关键基因GPX2在PCa发生发展中的作用及机制。
核心机制
GPX2通过激活Wnt/β-catenin/EMT通路促进前列腺癌进展。
主要证据
体外实验显示,si-GPX2抑制LNCaP和22RV1细胞增殖和侵袭并诱导凋亡,同时下调Wnt3a、β-catenin等蛋白表达,上调E-cadherin;over-GPX2结果相反。GSEA显示GPX2与EMT和Wnt通路相关。
研究意义
GPX2可作为PCa RFS的新型预后生物标志物,并可能成为治疗PCa的潜在靶点。

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

数据获取与差异基因鉴定

从TCGA-PRAD和GSE46602数据集中筛选前列腺癌相关的差异表达基因。

下载并标准化TCGA-PRAD和GSE46602数据,使用R软件DESeq和Limma包筛选DEGs,取交集共获得262个DEGs。

2

构建和验证RFS预后模型

建立并验证基于基因表达的前列腺癌无复发生存预后模型。

使用单变量Cox、LASSO和多变量Cox回归分析构建基于18个基因的预后模型,并在TCGA-PRAD和GSE70768数据集中验证。

3

WGCNA分析与关键基因筛选

识别与Gleason评分相关的关键模块和核心基因。

使用WGCNA分析TCGA-PRAD中的DEGs,获得与Gleason评分显著相关的蓝色模块,并与预后模型和Top30基因取交集,得到唯一基因GPX2。

4

GSEA和免疫浸润分析

分析GPX2表达相关的信号通路及其与免疫细胞浸润的关系。

使用GSEA分析TCGA-PRAD中GPX2高、低表达组的差异基因富集通路;使用CIBERSORT算法计算免疫细胞浸润比例。

5

临床样本免疫组化验证

验证GPX2在前列腺癌组织中的表达及其与Gleason评分的关系。

收集20例PCa和10例良性前列腺增生组织样本,进行免疫组化染色,由两位病理学家双盲评分。

6

细胞培养与基因操作

在人前列腺癌细胞系中敲低和过表达GPX2,以研究其功能。

培养LNCaP和22RV1细胞,使用Lipofectamine 2000转染si-GPX2、si-NC、over-GPX2、over-NC,并通过qRT-PCR和Western blot验证转染效率。

7

细胞功能实验

评估GPX2对前列腺癌细胞增殖、凋亡和侵袭的影响。

使用CCK-8实验检测细胞增殖,流式细胞术检测凋亡,Transwell实验检测侵袭。

8

机制验证(Western blot)

验证GPX2对Wnt/β-catenin/EMT通路蛋白表达的影响。

提取细胞总蛋白,Western blot检测Wnt3a、GSK3β、p-GSK3β、β-catenin、p-β-catenin、c-myc、cyclin D1、vimentin、E-cadherin等蛋白表达。

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
RPMI-1640培养基Biosharpbl303a
TRIzol试剂Biosharpbs259a
逆转录试剂盒Yeasen11119es60
SYBR Green试剂盒Yeasen11201es50
Lipofectamine 2000转染试剂Invitrogen11668-027
SKL2001(Wnt/β-catenin激动剂)MCEHY-101085
CCK-8溶液DojindoPR645
酶标仪Molecular DevicesSpectraMax i3
Annexin V-FITC/PI凋亡检测试剂盒BD556547
流式细胞仪BDLSRII
Transwell小室Corning3422
总蛋白提取试剂盒Biosharpbl521a
β-actin抗体Servicebiogb12001
Wnt3a抗体Cell Signaling Technology2721
GSK3β抗体Abcamab2602
磷酸化GSK3β Ser9抗体Abcamab131097
β-catenin抗体Abcamab32572
磷酸化β-catenin抗体Abcamab27798
c-myc抗体Abcamab32072
细胞周期蛋白D1抗体Cell Signaling Technology2978
波形蛋白抗体Cell Signaling Technology3195
E-钙粘蛋白抗体Proteintech60330-I-Ig
GPX2抗体Abcamab140130

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
数据获取
TCGA-PRAD和GEO数据集的样本数量、临床信息完整性
阅读提示:Materials and Methods: Data acquisition
差异基因筛选
筛选阈值:P <0.05且|logFC|>2
阅读提示:Materials and Methods: Construction and validation of the PCa RFS prognostic model
WGCNA分析
软阈值β=2,最小模块基因数30,合并模块高度0.25
阅读提示:Materials and Methods: WGCNA and GPX2 predicted PCa RFS
免疫组化
样本来源、Gleason评分分组、抗体浓度、染色评分标准
阅读提示:Materials and Methods: GSEA and immunohistochemical (IHC) analysis
细胞培养
细胞系来源、培养基、培养条件(37°C,5% CO2)
阅读提示:Materials and Methods: Cell culture and qRT-PCR analysis
细胞转染
转染试剂、转染分组、转染效率验证
阅读提示:Materials and Methods: Transfection and grouping
CCK-8实验
细胞接种数量、检测时间点、吸光度读数
阅读提示:Materials and Methods: CCK-8 assay
流式凋亡
试剂、染色时间、检测仪器
阅读提示:Materials and Methods: Flow cytometry assay
Transwell侵袭
细胞浓度、培养时间、染色方法
阅读提示:Materials and Methods: Transwell invasion assay
Western blot
蛋白提取方法、抗体稀释比例、孵育时间
阅读提示:Materials and Methods: Western blot analysis