癌症相关成纤维细胞中Hedgehog相互作用蛋白(HHIP)通过JAK1/STAT3通路调控炎症因子分泌影响前列腺癌干性的机制

The Mechanism by Which Hedgehog Interacting Protein (HHIP) in Cancer-Associated Fibroblasts Regulate the Secretion of Inflammatory Factors Through the JAK1/STAT3 Pathway Affecting Prostate Cancer Stemness.

作者信息Qijun Wo, Lei Shi, Jun Shi, Yeqing Mao, Liping Xie
PMID39553307
发布时间2024-11-11
DOI10.2147/JIR.S472124

实验完整度

包含体外细胞实验(原代CAFs、PC3、DU145)、体内小鼠移植瘤实验、临床样本IHC/WB及生物信息学分析,并进行了功能验证(增殖、干性)和机制验证(JAK1/STAT3通路抑制剂和敲低回复)。

主要模型

PC3和DU145人前列腺癌细胞系 原代癌症相关成纤维细胞(CAFs) BALB/c裸鼠皮下移植瘤模型 前列腺癌临床组织样本(20例癌与癌旁组织)

重点核对

HHIP在CAFs中的表达水平(过表达/敲低) JAK1/STAT3通路抑制剂AG490的浓度和处理时间 CAFs条件培养基的收集时间和处理方法 小鼠皮下移植瘤模型的细胞数量(2×10^6)和分组(每组6只) CD133和CD44的表达水平检测

摘要

目的:前列腺癌(PCa)严重影响男性健康和生活质量。现有研究表明,PCa干细胞促进肿瘤生长并导致PCa的高复发率。方法:我们从GEO和TCGA数据库检索并下载了PCa相关数据集。随后使用单细胞分析、差异分析、WGCNA和机器学习算法对这些数据集进行分析。采用Western blot检测Hedgehog相互作用蛋白(HHIP)、JAK1/STAT3通路相关蛋白、CD133和CD44的表达。采用免疫组织化学评估HHIP和Ki67的分布。使用ELISA检测炎症因子水平。通过成球实验和流式细胞术评估肿瘤细胞干性。结果:通过生物信息学分析,我们确定了八个基因(ARHGAP24、HHIP、MITF、CBX7、PPP1R12B、PLEKHA1、ADGRA2和PGR)。在这些基因中,我们选择HHIP进行后续实验,并证实其在PCa肿瘤组织中低表达。提取原代癌症相关成纤维细胞(CAFs),为进一步探索HHIP的机制,我们在CAFs中过表达或敲低HHIP。发现HHIP过表达抑制JAK1/STAT3通路和炎症因子的分泌,从而抑制PCa细胞的增殖和干性。用JAK1/STAT3通路抑制剂AG490处理CAFs导致炎症因子分泌减少,同时抑制PCa细胞增殖和干性。在此基础上,敲低HHIP部分逆转了AG490对PCa细胞的抑制作用。最后,我们构建了小鼠皮下肿瘤模型,发现HHIP抑制肿瘤增殖和致密化。结论:总之,CAFs中的HHIP可以调节JAK1/STAT3通路并影响炎症因子的分泌,从而影响PCa的增殖。

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
探究CAFs中HHIP是否通过JAK1/STAT3通路调控炎症因子分泌,从而影响前列腺癌细胞的干性。
核心机制
HHIP通过抑制JAK1/STAT3通路的磷酸化,减少CAFs分泌IL-6、TGF-β和IL-1β,从而抑制前列腺癌细胞的增殖和干性。
主要证据
在体外实验中,HHIP过表达抑制JAK1/STAT3通路和炎症因子分泌,抑制PCa细胞增殖和干性;AG490抑制通路后HHIP敲低可逆转其抑制效应;小鼠皮下移植瘤模型显示HHIP抑制肿瘤增殖。
研究意义
为前列腺癌提供潜在的治疗靶点,通过调节CAFs中HHIP表达可能抑制肿瘤进展。

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

生物信息学分析筛选关键基因

利用单细胞和批量转录组数据鉴定与前列腺癌进展相关的成纤维细胞关键基因。

从GEO获取单细胞数据集GSE193337,从TCGA获取批量数据集,经过差异分析、WGCNA、机器学习算法(LASSO, SVM-RFE)筛选出关键基因HHIP。

2

临床样本验证HHIP低表达

验证HHIP在前列腺癌组织和CAFs中表达是否下调。

收集20例前列腺癌及癌旁组织,通过IHC和WB检测HHIP表达;分离原代CAFs和NFs,通过WB和IF检测HHIP表达。

3

体外细胞实验验证HHIP对CAFs炎症反应的影响

探究HHIP过表达或敲低对CAFs中JAK1/STAT3通路和炎症因子分泌的影响。

在原代CAFs中过表达或敲低HHIP,检测JAK1/STAT3通路蛋白磷酸化水平及IL-6、TGF-β、IL-1β的分泌水平。

4

体外共培养实验验证HHIP对前列腺癌细胞干性的影响

评估CAFs中HHIP表达变化通过旁分泌效应对PCa细胞增殖、迁移、侵袭和干性的影响。

收集CAF条件培养基处理PC3和DU145细胞,进行CCK-8、EdU、克隆形成、划痕、Transwell、成球实验和流式细胞术检测。

5

机制验证:AG490抑制剂和HHIP敲低回复实验

验证HHIP通过JAK1/STAT3通路调控炎症因子分泌,进而影响PCa细胞干性。

用AG490处理CAFs后,检测通路蛋白、炎症因子分泌;在AG490处理基础上敲低HHIP,观察对PCa细胞功能的影响。

6

体内动物实验验证HHIP抑制肿瘤增殖

验证HHIP在体内是否抑制前列腺癌肿瘤生长。

构建小鼠皮下移植瘤模型,将PC3细胞与CAF混合注射,比较过表达HHIP组与对照组肿瘤大小、重量、Ki67表达和肿瘤致密性。

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
HHIP抗体InvitrogenHL1969
Ki67抗体InvitrogenMA5-14520
Ham's F-12K培养基PricellaPM150910
胎牛血清--164210-50
青霉素-链霉素--PB180120
MEM培养基PricellaPM150410
jetPRIME转染试剂Polyplus101000001
HHIP抗体InvitrogenPA5-115355
E-钙黏蛋白抗体Invitrogen14-3249-82
波形蛋白抗体InvitrogenPA5-27231
α-平滑肌肌动蛋白抗体Cell Signaling Technology19245
磷酸化JAK1抗体Cell Signaling Technology3331
JAK1抗体Cell Signaling Technology3332
磷酸化JAK2抗体Cell Signaling Technology3771
JAK2抗体Cell Signaling Technology3230
STAT1抗体Cell Signaling Technology9172
磷酸化STAT1抗体Cell Signaling Technology9167
STAT3抗体Cell Signaling Technology30835
磷酸化STAT3抗体Cell Signaling Technology9145
CD44抗体Cell Signaling Technology37259
CD133抗体Cell Signaling Technology64326
GAPDH抗体InvitrogenPA1-988
HHIP抗体InvitrogenPA5-115355
E-钙黏蛋白抗体Invitrogen14-3249-82
波形蛋白抗体InvitrogenPA5-27231
α-平滑肌肌动蛋白抗体Cell Signaling Technology19245
IL-6 ELISA试剂盒BeyotimePI325
TGF-β ELISA试剂盒BeyotimePT880
IL-1β ELISA试剂盒BeyotimePI305
CCK-8试剂BeyotimeC0037
EdU工作液BeyotimeC0071S
DMEM/F12培养基PricellaPM150312
CD133抗体Invitrogen11-1339-41

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
生物信息学分析
单细胞数据集GSE193337的过滤条件、WGCNA软阈值、差异表达基因筛选标准
阅读提示:Materials and Methods: Single-Cell Analysis, WGCNA, Difference Analysis
临床样本收集与检测
临床样本数量(20例)、病理评估、HHIP表达检测方法
阅读提示:Materials and Methods: Collection of Clinical Samples, IHC
细胞培养
细胞系(PC3, DU145)、培养基、血清浓度、培养条件
阅读提示:Materials and Methods: Cell Culture
原代成纤维细胞分离
组织处理方式、培养条件、传代次数(<8代)、α-SMA验证
阅读提示:Materials and Methods: Isolation of Primary Fibroblasts
HHIP过表达/敲低
细胞密度、转染试剂、siRNA序列、处理时间
阅读提示:Materials and Methods: Overexpression or Interference with HHIP
条件培养基制备
细胞密度、无血清培养基处理时间、离心和过滤条件
阅读提示:Materials and Methods: Collection Conditioned Medium
体外功能实验
CCK-8细胞数、EdU处理时间、克隆形成细胞数、Transwell条件、成球培养条件(细胞数、因子浓度、时间)
阅读提示:Materials and Methods: CCK8, EdU, Clone Formation, Transwell, Spheroid Formation Assay
机制验证实验
AG490浓度和处理时间,HHIP敲低是否反转AG490效应
阅读提示:Results: 图13及其图注,Materials and Methods: Statistical Analysis
动物实验
小鼠品系、周龄、性别、分组、细胞注射数量、肿瘤测量和检测指标
阅读提示:Materials and Methods: In vivo Xenograft Assay, IHC, HE Staining
WB和ELISA检测
蛋白提取、抗体信息、内参,ELISA试剂盒
阅读提示:Materials and Methods: WB, ELISA
流式细胞术
细胞数量、抗体孵育条件、分析仪器
阅读提示:Materials and Methods: The Stemness of Tumor Cells Determined by Flow Cytometry