基于生物信息学和实验分析鉴定CCDC115作为肝癌的不良预后生物标志物

Identification of CCDC115 as an adverse prognostic biomarker in liver cancer based on bioinformatics and experimental analyses.

作者信息Chang Su, Jing-Cheng Yang, Zheng Rong, Fei Li, Lan-Xin Luo, Guan Liu, Cai-Yan Cheng, Ming-Gao Zhao, Le Yang
PMID37674842
期刊Heliyon
发布时间2023-08-22
DOI10.1016/j.heliyon.2023.e19233

实验完整度

包含生物信息学分析(TCGA等数据库)和体外细胞实验(敲低/过表达、CCK-8、Transwell、Western blot),但缺乏体内实验和进一步机制验证。

主要模型

HepG-2细胞系 HCCLM-3细胞系 Huh-7细胞系 MHCC97-H细胞系

重点核对

CCDC115在TCGA-LIHC队列中的表达差异及生存分析(OS、PFS、DSS) CCDC115敲低/过表达对HepG-2和HCCLM-3细胞增殖、迁移的影响(CCK-8和Transwell) CCDC115表达对索拉非尼处理细胞存活的影响(浓度:HCCLM-3 1μM,HepG-2 0.2μM) PI3K-Akt通路蛋白(PI3K p110δ、PI3K p85α、Phospho-Akt、Akt)表达变化 风险模型的建立和验证(LASSO Cox回归,训练集和验证集)

摘要

肝细胞癌(LIHC)是消化系统的一种主要恶性肿瘤,发病率高且早期诊断困难。螺旋-螺旋结构域蛋白115(CCDC115)是液泡ATP酶的一个辅助组分,其表达异常显著,并与癌症患者的生存结局相关。然而,CCDC115在LIHC中的作用仍不清楚。在本研究中,我们旨在通过检测CCDC115的表达及其对LIHC预后的影响来确定其在LIHC中的功能作用。通过使用LIHC患者数据库进行广泛的统计分析,我们观察到CCDC115在LIHC患者的肿瘤组织中表达显著增加。此外,CCDC115表达与不良预后相关。另外,发现CCDC115参与多个癌症相关通路,特别是PI3K-Akt通路。在LIHC患者中,CCDC115的表达与人类白细胞抗原分子以及免疫检查点分子呈正相关。我们进行了体外实验,证实CCDC115的表达显著影响肝癌细胞的增殖潜能、转移和索拉非尼耐药性,以及PI3K-Akt通路中一些关键蛋白的表达。这些结果表明,CCDC115可作为LIHC的诊断和预后生物标志物,靶向CCDC115可能提供一种提高肝癌治疗疗效的潜在策略。

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
CCDC115在肝细胞癌中的表达水平、预后价值及其在肝癌细胞恶性行为中的作用和潜在机制是什么?
核心机制
CCDC115可能通过调节PI3K-Akt信号通路促进肝癌细胞的增殖、迁移和索拉非尼耐药。
主要证据
TCGA等数据库分析显示CCDC115在LIHC中高表达并与不良预后相关;体外实验证实敲低CCDC115抑制肝癌细胞增殖和迁移并增加索拉非尼敏感性,过表达则相反;Western blot验证了PI3K-Akt通路蛋白表达变化。
研究意义
CCDC115可作为LIHC的诊断和预后生物标志物,靶向CCDC115可能为克服索拉非尼耐药和增强免疫治疗疗效提供潜在策略。

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

CCDC115在肝癌中的表达分析

评估CCDC115在肝癌组织和细胞系中的mRNA及蛋白表达水平。

利用TCGA、GTEx、GENT2、CPTAC等数据库分析CCDC115在多种肿瘤和正常组织中的表达;在TCGA-LIHC队列中比较肿瘤与正常组织的mRNA表达,并在50对配对样本中验证;通过Western blot检测4种肝癌细胞系(HepG-2、Huh-7、MHCC97-H、HCCLM-3)和正常肝细胞系L02中CCDC115蛋白表达。

2

CCDC115与临床病理参数及预后关联分析

探讨CCDC115表达与肝癌患者临床特征及预后的关系。

基于TCGA-LIHC队列,分析CCDC115表达与肿瘤分期、分级、种族、性别、年龄、淋巴结转移、TP53突变状态的关系;通过ROC曲线评估诊断价值;采用Kaplan-Meier分析及log-rank检验评估OS、PFS和DSS。

3

风险模型的建立与验证

构建基于CCDC115相关基因的预后风险模型,并验证其预测能力。

利用STRING和Cytoscape构建PPI网络并筛选hub基因;使用WGCNA识别相关模块;通过LASSO Cox回归筛选7个基因(B3GAT3, CLN3, FAM234A, LAGE3, OXLD1, SF3B5, TALDO1)建立风险评分模型;在TCGA-LIHC训练集和GSE14520、ICGC-LIHC-JP验证集中进行生存分析和ROC曲线评估。

4

CCDC115相关基因及通路富集分析

探索CCDC115在肝癌中的潜在功能和信号通路。

对TCGA-LIHC中CCDC115高表达组和低表达组的差异表达基因(DEGs)进行GO和KEGG富集分析,并用GSEA验证;重点关注PI3K-Akt通路,利用GEPIA2分析CCDC115与通路基因集的相关性。

5

CCDC115表达与免疫浸润及免疫分子的相关性分析

评估CCDC115表达与免疫细胞浸润、免疫检查点分子和HLA基因的关系。

利用TIMER2.0分析CCDC115表达与多种免疫细胞浸润的相关性;基于TCGA-LIHC队列分析CCDC115与ICMs(PD-L1、CTLA-4等)和HLA基因的相关性。

6

体外细胞功能实验

验证CCDC115对肝癌细胞增殖、迁移和索拉非尼敏感性的影响。

使用慢病毒载体在HepG-2和HCCLM-3细胞中敲低或过表达CCDC115,通过CCK-8实验检测细胞活力(增殖),通过Transwell实验检测迁移能力;并检测不同浓度索拉非尼处理下的细胞存活率变化。

7

PI3K-Akt通路蛋白表达验证

验证CCDC115是否调控PI3K-Akt通路关键蛋白的表达。

通过Western blot检测CCDC115敲低或过表达后PI3K p110δ、PI3K p85α、Phospho-Akt (Ser473)和Akt (pan)的蛋白表达变化。

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
DMEM培养基Cytiva--
胎牛血清Gibco--
青霉素和链霉素Sangon--
RIPA 1640培养基Cytiva--
阴性对照慢病毒载体GenePharma--
CCDC115敲低慢病毒载体GenePharma--
CCDC115过表达慢病毒载体GenePharma--
聚凝胺GenePharma--
嘌呤霉素GenePharma--
细胞计数试剂盒-8EnoGene--
Transwell小室Corning--
结晶紫Biosharp--
TRIzol试剂Sangon Biotech--
Transcriptor第一链cDNA合成试剂盒Roche--
FastStart Universal SYBR Green Master qPCR混合液Roche--
RIPA裂解液Beyotime--
磷酸酶抑制剂Sangon Biotech--
蛋白酶抑制剂Sangon Biotech--
ChemiSignal® Plus分析试剂盒CLINX--
ChemiScope成像系统CLINX--
抗CCDC115抗体Proteintech20636-1-AP
抗PI3K p110δ抗体Cell Signaling Technology34050s
抗PI3K p85α抗体Cell Signaling Technology13666s
抗Phospho-Akt (Ser473)抗体Cell Signaling Technology4060s
抗Akt (pan)抗体Cell Signaling Technology2920s
抗β-actin抗体SigmaA5316
抗GAPDH抗体Bioworld TechnologyMB001
山羊抗兔IgGZhuangzhi bio--
山羊抗小鼠IgGZhuangzhi 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
细胞系来源(HepG-2、Huh-7、MHCC97-H、HCCLM-3、L02),培养基(DMEM或RIPA 1640),血清浓度(10% FBS),抗生素(1%青霉素/链霉素),培养条件(37°C,5% CO2)
阅读提示:Materials and methods, 2.6 Cell lines and treatment
慢病毒感染与稳转株筛选
慢病毒载体(LV-NC-shRNA, LV-CCDC115-shRNA, LV-CCDC115-OE),感染MOI(HepG-2 80 pfu/cell,HCCLM-3 100 pfu/cell),polybrene浓度(5 μg/mL),感染时间(72h),嘌呤霉素筛选浓度(HepG-2 2 μg/mL,HCCLM-3 2.5 μg/mL)
阅读提示:Materials and methods, 2.6 Cell lines and treatment
细胞活力检测(CCK-8)
细胞接种密度(5×10^3 cells/well),CCK-8试剂孵育时间(40 min)和波长(450 nm)
阅读提示:Materials and methods, 2.7 Cell viability and migration assay
细胞迁移检测(Transwell)
细胞数量(1×10^5),上室无血清培养基,下室含20% FBS的DMEM,培养时间(24h),固定和染色条件(4%多聚甲醛15min,0.1%结晶紫20min)
阅读提示:Materials and methods, 2.7 Cell viability and migration assay
qRT-PCR
引物序列(CCDC115, GAPDH),PCR循环参数(95°C 10min; 95°C 10s, 58°C 14s, 72°C 20s ×45),相对定量方法(2^-ΔΔCT)
阅读提示:Materials and methods, 2.8 qRT-PCR
Western blot
一抗稀释比例(CCDC115 1:500,PI3K p110δ 1:1000,PI3K p85α 1:1000,Phospho-Akt 1:2000,Akt 1:2000,β-actin 1:5000,GAPDH 1:5000),二抗稀释比例(1:5000)
阅读提示:Materials and methods, 2.9 Immunoblotting
药物处理(索拉非尼)
索拉非尼浓度:敲低实验 HCCLM-3 1μM,HepG-2 0.2μM;过表达实验 HCCLM-3 5μM,HepG-2 1μM;处理时间(文中未明确说明)
阅读提示:Results, 3.5 CCDC115 was closely related to PI3K-Akt pathway and contributed to sorafenib resistance of liver cancer cells; Figure 12