雌激素通过ERα/KRT19信号轴促进甲状腺乳头状癌的增殖、迁移和侵袭

Estrogen enhances the proliferation, migration, and invasion of papillary thyroid carcinoma via the ERα/KRT19 signaling axis.

作者信息Z M Song, Y D Wang, F Chai, J Zhang, S Lv, J X Wang, Y Xi
PMID39453570
发布时间2025-03
DOI10.1007/s40618-024-02473-5

实验完整度

高

包含体内异种移植模型、体外细胞实验(CCK-8、EdU、Transwell等)、敲低实验、免疫组化及测序和生信分析,多个证据层级且进行功能验证。

主要模型

PTC异种移植小鼠模型(TPC-1细胞) KTC-1人甲状腺乳头状癌细胞系 TPC-1人甲状腺乳头状癌细胞系 Nthy-ori 3-1人甲状腺滤泡上皮细胞

重点核对

E2浓度10 nM,MPP浓度20 μM si-KRT19敲低KRT19(siRNA购自GenePharma,转染试剂Lipofectamine 2000) 细胞接种量:CCK-8为5×10^3 cells/well,Transwell迁移为3×10^4 cells/100μL,侵袭为5×10^4 cells/100μL Transwell实验孵育时间为24小时 异种移植模型:每只小鼠皮下注射1×10^7 TPC-1细胞,E2腹腔注射

摘要

背景:雌激素被认为是生育期女性甲状腺乳头状癌(PTC)患病率较高的原因;然而,需要更多的研究来完全理解雌激素在细胞水平上如何影响PTC的发展。因此,我们结合牛津纳米孔技术(ONT)测序来探索PTC的分子标志物,并研究雌激素促进PTC发展的分子机制。方法:通过Ualcan在线分析TCGA数据库中正常甲状腺组织和癌组织以及不同癌症分期、种族、性别、年龄组、组织学亚型和淋巴结转移状态中ESR1(ERα)和KRT19的表达水平;分析了ESR1、KRT19与THCA患者生存之间的关系。建立了PTC异种移植瘤模型。给予ERα特异性抑制剂(MPP),并使用EDU细胞增殖实验验证雌激素对PTC增殖的影响。在KTC-1细胞中敲低KRT19,使用CCK-8、免疫荧光标记、Western blot检测EMT相关蛋白、划痕实验和Transwell实验测定PTC细胞的增殖、迁移和侵袭能力。通过Western blot和免疫荧光研究ERα与KRT19的关系。使用EDU细胞增殖实验和Transwell评估ERα/KRT19信号轴对PTC细胞增殖、迁移和侵袭能力的影响。使用ONT测序,收集了15对PTC组织和癌旁组织样本。构建PPI网络,结合生物特征分析验证KRT19的差异表达,并使用STRING验证KRT19和ESR1之间的蛋白质相互作用。结果:Ualcan显示THCA组织中ESR1和KRT19的表达高于正常甲状腺组织。E2激活ERα促进了PTC细胞和组织的生长。si-KRT19抑制了PTC细胞的增殖、迁移和侵袭。KRT19与ERα一起形成ERα/KRT19信号轴。E2激活ERα/KRT19信号轴促进了PTC细胞的增殖、迁移和侵袭。ONT测序和STRING网站验证了KRT19在PTC中显著差异表达,ESR1和KRT19具有蛋白质相互作用,并与雌激素信号通路相关。结论:利用公共数据库、RNA测序和生物信息学,我们发现E2刺激ERα/KRT19信号轴以刺激PTC的增殖、迁移和侵袭。

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
雌激素如何促进甲状腺乳头状癌(PTC)的增殖、迁移和侵袭?其分子机制是什么?
核心机制
E2激活ERα/KRT19单向信号轴,促进PTC细胞的增殖、迁移和侵袭。
主要证据
体内异种移植实验显示E2促进肿瘤生长;体外实验显示E2激活ERα促进PTC细胞增殖,敲低KRT19抑制增殖、迁移和侵袭;Western blot和免疫荧光显示ERα与KRT19存在相互作用,构成ERα/KRT19信号轴。
研究意义
研究为PTC的临床诊断和治疗提供了新思路,KRT19可作为PTC筛查和诊断的分子标志物。

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

TCGA数据库差异表达分析

分析ESR1和KRT19在THCA组织与正常甲状腺组织中的表达差异及其与临床特征和生存的关系。

利用Ualcan数据库分析TCGA中59例正常组织和505例THCA组织中ESR1和KRT19的表达,按癌症分期、种族、性别、年龄、组织学亚型和淋巴结转移状态分层比较,并进行生存分析。

2

PTC异种移植模型建立及雌激素体内效应验证

验证雌激素对PTC肿瘤生长的影响。

将TPC-1细胞皮下注射至免疫缺陷小鼠,给予E2或生理盐水处理,测量肿瘤体积和重量,并通过Western blot和免疫组化检测PCNA和Ki-67表达。

3

E2激活ERα对PTC细胞增殖的影响

验证E2是否通过激活ERα促进PTC细胞增殖。

用E2(ERα激动剂)和MPP(ERα拮抗剂)处理TPC-1和KTC-1细胞,通过EdU-594细胞增殖实验检测DNA复制活性。

4

KRT19敲低对PTC细胞功能的影响

验证KRT19对PTC细胞增殖、迁移和侵袭的作用。

在KTC-1细胞中转染si-KRT19敲低KRT19,通过CCK-8、Ki-67免疫荧光、Western blot检测EMT标志物、划痕实验和Transwell实验评估对增殖、迁移和侵袭的影响。

5

验证ERα与KRT19的相互作用

确定ERα和KRT19是否存在相互作用,并构成信号轴。

用E2和MPP处理KTC-1细胞,Western blot检测KRT19表达;敲低KRT19后,Western blot和免疫荧光检测ERα表达。

6

ERα/KRT19信号轴在雌激素促进PTC进展中的作用

验证E2是否通过ERα/KRT19信号轴促进PTC的增殖、迁移和侵袭。

在KTC-1细胞中,先敲低KRT19,再给予E2和/或MPP处理,通过EdU实验和Transwell实验检测细胞的增殖、迁移和侵袭能力。

7

ONT测序和生物信息学分析

通过临床样本测序和生信分析验证KRT19的差异表达及其与ESR1的相互作用。

收集15对PTC和癌旁组织进行ONT测序,筛选DEGs,构建PPI网络,进行GO和KEGG富集分析。

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
TPC-1细胞系Wuhan Procell Life Science Co., Ltd.CL-0643
KTC-1细胞系Wuhan Procell Life Science Co., Ltd.CL-0649
Nthy-ori 3-1细胞系European Collection of Animal Cell Cultures90011609
RPMI-1640培养基Gibco--
胎牛血清Procell--
青霉素-链霉素Procell--
β-雌二醇SolarbioE8140
MPPAPExBIOC3089
NYG重度免疫缺陷小鼠Liaoning Changsheng Biological Co., Ltd.--
小鼠高灵敏度两步免疫组化检测试剂盒ZSGB-BIOPV-9005
DAB显色试剂盒ZSGB-BIOZLI-9018
RIPA裂解液Solarbio--
BCA蛋白定量试剂盒----
ChemiDocTM成像系统BIO-RAD733BR2213
抗ERα抗体AffinityAF6058
抗KRT19抗体Abcamab7755
抗PCNA抗体wanleibioWL03213
抗E-cadherin抗体AffinityAF0131
抗Vimentin抗体AffinityAF7013
抗GAPDH抗体Abcamab9485
HRP标记山羊抗兔IgG(H+L)APExBIOK1223
HRP标记山羊抗小鼠IgG(H+L)APExBIOK1221
BeyoClick™ Edu-594细胞增殖检测试剂盒Beyotime--
Hoechst 33342----
KRT19 siRNAGenePharma--
阴性对照siRNAGenePharma--
Lipofectamine™ 2000转染试剂Invitrogen--
CCK-8溶液APExBIOK1018
DAPISolarbio--
FITC标记山羊抗兔IgG(H+L)EARTHOXE031220-01
Transwell小室(8.0 μm孔径)Corning--
Matrigel基质胶Corning356234
RNA提取试剂盒Takara Bio Inc.--
Implen NanoPhotometer分光光度计Implen--
cDNA-PCR测序试剂盒ONTSQK-PCS109
LongwellTag DNA聚合酶New England Biolabs--
FLO-MIN109流动池ONTFLO-PRO002
PromethION 48测序平台ONT--

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
细胞系来源、培养基(RPMI-1640)、血清浓度(10%)、青霉素-链霉素浓度(1%)、培养条件(37℃、5% CO2)
阅读提示:Methods - Cell culture and treatment
药物处理
E2浓度(10 nM)、MPP浓度(20 μM)、溶剂DMSO、储存浓度(20 μM和5 μM)
阅读提示:Methods - Cell culture and treatment
异种移植模型
小鼠品系(NYG)、周龄(4-8周)、细胞接种量(1×10^7 TPC-1细胞)、E2给药浓度(9.55×10^-5 mol/L)和途径(腹腔注射),肿瘤体积计算公式
阅读提示:Methods - Xenograft model
敲低实验
siRNA序列(未提供)、转染试剂(Lipofectamine 2000)、转染后收集时间(48小时)
阅读提示:Methods - Transient KRT19 knockdown
功能实验
CCK-8(细胞接种数5×10^3细胞/孔,5个复孔,450nm检测),Transwell(迁移3×10^4细胞/100μL,侵袭5×10^4细胞/100μL,孵育24小时,基质胶1:15稀释)
阅读提示:Methods - CCK-8, Transwell
测序分析
15对PTC及癌旁组织,ONT测序,差异表达筛选标准(|log2FC|≥1.5,P<0.05)
阅读提示:Methods - RNA sequencing, Screening of DEGs