长链基因间非编码RNA DIO3OS通过激活TGF-β信号通路促进骨肉瘤转移:骨肉瘤潜在的诊断和免疫治疗靶点

Long intergenic non-coding RNA DIO3OS promotes osteosarcoma metastasis via activation of the TGF-β signaling pathway: a potential diagnostic and immunotherapeutic target for osteosarcoma.

作者信息Jinghong Yuan, Jingyu Jia, Tianlong Wu, Zhi Du, Qi Chen, Jian Zhang, Zhiwen Wu, Zhao Yuan, Xiaokun Zhao, Jiahao Liu, Jia Guo, Xigao Cheng
PMID37752544
发布时间2023-09-26
DOI10.1186/s12935-023-03076-5

实验完整度

包含生物信息学分析、体外细胞功能实验、体内动物模型及临床样本验证,并有机制验证(TGF-β通路及回补实验)。

主要模型

骨肉瘤细胞系(SaoS-2、U2OS) BALB/C nude小鼠尾静脉转移模型 骨肉瘤患者组织样本(验证队列)

重点核对

DIO3OS表达水平(qRT-PCR)及高低分组(中位数) 细胞系SaoS-2和U2OS的转染效率(si-DIO3OS) TGF-β1处理浓度(10 ng/ml)和时间(12 h) 体内实验:尾静脉注射细胞数(5×10^6)和观察周期(6周) 转移结节计数和肺重

摘要

背景:本研究的目的是确定DIO3OS(一种lincRNA)在骨肉瘤中的潜在机制和功能,并阐明DIO3OS可作为潜在的诊断生物标志物和免疫治疗靶点。方法:从UCSC的XENA平台和GEO数据库获取表达矩阵数据和临床信息作为测试队列。外部验证队列收集自我们医院。使用生物信息学分析注释DIO3OS的生物学功能。应用免疫浸润和免疫检查点分析评估DIO3OS是否可作为免疫治疗靶点。建立ROC曲线和AUC评估DIO3OS区分骨肉瘤与其他亚型肉瘤的诊断价值。通过qRT-PCR、western blot和免疫组织化学检测表达。应用伤口愈合实验和Transwell实验确定DIO3OS在骨肉瘤细胞系中的迁移和侵袭功能。本研究使用尾静脉注射骨肉瘤细胞转移模型。结果:在测试队列中,DIO3OS高表达被确定为预测骨肉瘤总生存期的风险lincRNA。体外和体内实验结果表明,DIO3OS低表达通过抑制TGF-β信号通路限制了骨肉瘤肿瘤转移。在DIO3OS低表达组中,免疫检查点基因(CD200和TNFRSF25)的表达受到抑制。DIO3OS表达可可靠地区分骨肉瘤与脂肪瘤性肿瘤、肌瘤性肿瘤、神经鞘瘤和滑膜样肿瘤。该结果在验证队列中得到进一步验证。结论:总之,我们的结果表明DIO3OS是骨肉瘤潜在的诊断和预后生物标志物,强调其作为通过TGF-β信号通路改善骨肉瘤治疗的免疫治疗靶点的潜力。试验注册号:本回顾性研究经南昌大学第二附属医院伦理委员会批准[Review (2020) No. (115)]。补充信息:在线版本包含补充材料,可在10.1186/s12935-023-03076-5获取。关键词:骨肉瘤、DIO3OS、TGF-β信号通路、免疫治疗、诊断。

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
DIO3OS在骨肉瘤中的表达及其对转移的影响和潜在分子机制,以及其作为诊断和免疫治疗靶点的价值。
核心机制
DIO3OS通过激活TGF-β信号通路(增加SMAD2磷酸化)促进骨肉瘤细胞迁移和侵袭。
主要证据
体外实验中,敲低DIO3OS抑制SaoS-2和U2OS细胞的迁移和侵袭,并降低p-SMAD2水平;回补TGF-β1可逆转这些效应。体内实验中,敲低DIO3OS减少裸鼠肺转移结节数。
研究意义
DIO3OS可作为骨肉瘤的诊断和预后生物标志物,并可能作为免疫治疗靶点,通过抑制免疫检查点CD200和TNFRSF25来改善治疗。

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

生物信息学筛选和差异表达分析

筛选与骨肉瘤总生存相关的lincRNA,并比较DIO3OS在骨肉瘤与正常组织中的表达。

利用TARGET和GEO数据库进行Kaplan-Meier生存分析和差异表达分析,鉴定DIO3OS为风险lincRNA,并验证其在骨肉瘤中高表达。

2

功能富集分析和TGF-β通路分析

探索DIO3OS相关的生物学功能和信号通路。

对DIO3OS高低表达组的差异基因进行GO/KEGG富集分析和GSEA,构建PPI网络和共表达分析,发现TGF-β信号通路富集。

3

体外细胞功能实验

验证DIO3OS对骨肉瘤细胞迁移和侵袭能力的影响。

在SaoS-2和U2OS细胞中敲低DIO3OS,通过Transwell迁移和侵袭实验、伤口愈合实验检测细胞迁移和侵袭能力。

4

机制验证实验

验证DIO3OS是否通过TGF-β信号通路发挥作用。

Western blot检测敲低DIO3OS后SMAD2和p-SMAD2蛋白水平,并使用TGF-β1进行回补实验,检测迁移和侵袭能力及EMT标志物。

5

体内动物转移模型

验证DIO3OS敲低在体内对骨肉瘤肺转移的影响。

通过尾静脉注射敲低DIO3OS的SaoS-2细胞建立肺转移模型,观察肺结节数和肺重,检测DIO3OS表达和TGF-β通路蛋白。

6

诊断价值验证

评估DIO3OS作为骨肉瘤诊断生物标志物的能力。

在测试队列和验证队列中,通过ROC曲线评估DIO3OS区分骨肉瘤与其他肉瘤亚型的能力。

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ProcellPM150210
MEM培养基ProcellPM150410
RPMI-1640培养基ProcellPM150110
青霉素/链霉素NCM Biotechc125c5
胎牛血清WISENT085-060
Lipofectamine 2000转染试剂ThermoFisher Scientific11668019
DIO3OS smart silencerRiboBiolnc3210428014954
lncRNA smart silencer NCRiboBiolnc3N0000001-1-5
TGF-β1MedChemExpressHY-P7117
Trizol试剂Invitrogen--
All-in-One™第一链cDNA合成试剂盒GeneCopoeiaQP006
BeyoFast™ SYBR Green qPCR预混液Bio-Rad1708882AP
细胞质和细胞核RNA纯化试剂盒Norgen21000
Transwell小室Corning3422
Matrigel侵袭小室BD BioCoat354234
牛血清白蛋白Saiguo Biotech9045-46-8
倒置显微镜CHONGQING OPTEC INSTRUMENTBDS300
倒置显微镜OlympusCKX41
RIPA裂解液BeyotimeP0013
BCA蛋白定量试剂盒BeyotimeP0010S
抗E-钙黏蛋白抗体Proteintech20874-1-AP
抗波形蛋白抗体Proteintech10366-1-AP
抗磷酸化SMAD2抗体CST18338T
抗SMAD2抗体Proteintech12570-1-AP
抗GAPDH兔抗体Proteintech10494-1-AP
抗GAPDH小鼠抗体Proteintech60004-1-Ig
抗小鼠IgG二抗CST14709
抗兔IgG二抗CST14708
化学发光试剂NCM BiotechP10100
抗E-钙黏蛋白抗体Proteintech20874-1-AP
抗波形蛋白抗体Proteintech10366-1-AP
BALB/C裸鼠Hunan SJA Laboratory Animal Co., Ltd.--

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
细胞系及其培养条件:DMEM、MEM、RPMI-1640培养基,添加10%FBS和1%青霉素/链霉素,37°C、5%CO2
阅读提示:Methods:Cell culture, transfection, and treatment
基因敲低
si-DIO3OS及阴性对照序列、转染试剂Lipofectamine 2000、转染效率
阅读提示:Methods:Cell culture, transfection, and treatment; Additional file 3: Table S1
TGF-β信号通路激活
TGF-β1处理浓度(10 ng/ml)和时间(12 h)
阅读提示:Methods:Cell culture, transfection, and treatment
体外迁移和侵袭实验
细胞数量(4×10^5)、迁移时间(30h)、侵袭时间(48h)、基质胶包被
阅读提示:Methods:Transwell migration and Matrigel invasion assays
伤口愈合实验
细胞接种密度(5×10^5/2ml/孔)、划痕时间点(0,24,48h)
阅读提示:Methods:Wound healing assay
Western blot
蛋白上样量(细胞15μg,组织25μg)、抗体稀释比例
阅读提示:Methods:Western blotting analysis
体内转移模型
小鼠品系、性别、周龄、细胞注射数(5×10^6)、注射途径、观察时间(6周)
阅读提示:Methods:Animal model of osteosarcoma metastasis
临床样本验证
样本类型、数量、组别(骨肉瘤及其他肉瘤亚型)、DIO3OS检测方法(qRT-PCR)
阅读提示:Methods:Tissues and clinical information