基质金属蛋白酶-2高表达预示结肠腺癌预后不良,并与PD-L1表达和淋巴细胞浸润相关。

High matrix metalloproteinase-2 expression predicts poor prognosis of colon adenocarcinoma and is associated with PD-L1 expression and lymphocyte infiltration.

作者信息Yiyi Xiao, Guangming Li, Yongjie Xie, Bo Shao, Jingpeng Hao, Yanglin Zhu, Dejun Kong, Yafei Qin, Hong Qin, Shaohua Ren, Hongda Wang, Chenglu Sun, Hao Wang
PMID40611940
期刊PeerJ
发布时间2025-06-30
DOI10.7717/peerj.19550

实验完整度

结合生物信息学分析、体外细胞实验(siRNA和抑制剂)及临床相关性分析,但缺乏体内实验验证。

主要模型

SW480结肠癌细胞系 Caco-2结肠癌细胞系 COAD患者转录组数据(TCGA、GSE197802、GSE140973)

重点核对

MMP-2与CD274(PD-L1)表达正相关性(R>0.3, p<0.05) MMP2-siRNA转染SW480和Caco-2细胞后PD-L1蛋白水平降低 SB-3CT(25 μM)处理SW480细胞后PD-L1蛋白水平降低 MMP-2高表达组与低表达组间CD8+ T细胞浸润比例差异(p<0.001)

摘要

背景:结肠腺癌是一种常见的侵袭性恶性肿瘤,治疗选择有限,尤其是晚期阶段。虽然程序性死亡配体1抑制已成为结肠腺癌的一种有吸引力的治疗方法,但其单药治疗的疗效受到肿瘤高度异质性的阻碍。确定新的治疗靶点以增强基于PD-L1的免疫疗法在结肠腺癌中的疗效,对于改善临床结局至关重要。基质金属蛋白酶-2传统上以其在肿瘤侵袭、转移和血管生成中的作用而闻名,但尚未深入研究其与结肠腺癌免疫治疗的关系。本研究旨在探讨MMP-2在结肠腺癌免疫微环境中的潜在参与,并探索其作为增强抗PD-L1免疫治疗疗效的潜在靶点。方法:本研究利用公开数据集的综合生物信息学分析来研究MMP-2表达与结肠腺癌中PD-L1水平之间的相关性。此外,我们评估了MMP-2表达对患者生存和预后的影响。为验证这些发现,我们进行了体外实验,以评估MMP-2抑制对结肠癌细胞系中PD-L1表达的影响。我们还分析了MMP-2表达与肿瘤浸润淋巴细胞之间的关联,以阐明结肠腺癌的免疫学图景。结果:我们的生物信息学分析揭示了结肠腺癌中MMP-2表达与PD-L1水平之间存在新的正相关性,表明较高的MMP-2水平与PD-L1表达增加相关。此外,在结肠腺癌患者中,MMP-2表达升高与总生存期和预后不良相关。体外实验表明,抑制MMP-2可显著降低SW480细胞中PD-L1的表达,提示MMP-2在免疫逃逸中发挥调节功能。此外,我们发现MMP-2表达与肿瘤浸润淋巴细胞的存在之间存在新的负相关关系,强调了MMP-2在改变结肠腺癌免疫景观中的潜在作用。结论:本研究首次表明,MMP-2不仅促进肿瘤进展,而且在结肠腺癌的免疫抑制微环境中发挥关键作用。MMP-2与PD-L1表达之间的关联及其对肿瘤浸润淋巴细胞的影响表明,MMP-2是提高抗PD-L1免疫治疗疗效的有前景的替代靶点。靶向MMP-2可能为克服常规免疫疗法的耐药性提供新的途径,可能改善结肠腺癌患者的治疗结局。

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
MMP-2在结肠腺癌中是否与PD-L1表达及淋巴细胞浸润相关,并影响预后及免疫治疗疗效?
核心机制
MMP-2通过抑制TILs浸润并上调PD-L1表达,促进免疫抑制微环境,可能导致抗PD-L1治疗耐药。
主要证据
生物信息学分析显示MMP-2与CD274正相关;体外实验表明MMP-2敲低或抑制后PD-L1表达下降;MMP-2高表达与CD8+ T细胞浸润负相关。
研究意义
靶向MMP-2可能通过降低PD-L1表达和增加TILs浸润来增强抗PD-L1免疫治疗的疗效,为克服免疫治疗耐药提供新策略。

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

筛选低CD8+ T细胞浸润相关差异表达基因

鉴定与CD8+ T细胞浸润相关的基因,探索免疫抑制微环境的分子基础。

使用CIBERSORT评估TCGA、GSE197802和GSE140973数据集中COAD患者的免疫细胞浸润,根据CD8+ T细胞浸润中位数分组,利用limma筛选差异表达基因(|Log2FC|>1, p<0.05),并取交集得到134个上调基因。

2

功能富集分析

探究差异表达基因涉及的生物学通路和功能,揭示其与免疫抑制和肿瘤进展的关系。

对低CD8+ T细胞浸润相关DEGs进行GO和KEGG富集分析,并利用GSEA分析高低浸润组间的通路差异。

3

鉴定枢纽基因并分析其与预后关系

在低CD8+ T细胞浸润相关基因中寻找与免疫检查点PD-L1相关的关键基因,并评估其临床意义。

计算134个DEGs与CD274(PD-L1)表达的相关性,筛选出42个显著正相关枢纽基因,并用Kaplan-Meier分析其与总生存期的关系。

4

验证MMP-2与PD-L1表达的关系

验证MMP-2是否调控PD-L1表达,探究其在免疫逃逸中的功能。

在SW480和Caco-2细胞中转染MMP2-siRNA或使用MMP-2抑制剂SB-3CT处理SW480细胞,通过Western blot检测MMP-2和PD-L1蛋白表达。

5

评估MMP-2对细胞增殖和侵袭的影响

探究MMP-2对结肠癌细胞增殖和侵袭能力的影响,验证其在肿瘤进展中的作用。

对SW480细胞转染MMP2-siRNA后,使用CCK-8试剂盒检测细胞活力,并通过Transwell侵袭实验评估细胞侵袭能力。

6

分析MMP-2与免疫细胞浸润的相关性

探究MMP-2表达与肿瘤微环境中免疫细胞浸润的关系,揭示其免疫调节作用。

基于TCGA等数据,使用CIBERSORT分析MMP-2高表达组和低表达组免疫细胞浸润差异,并计算MMP-2与CD8+ T细胞等的相关性。

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
RPMI-1640培养基HyClone--
Lipofectamine 2000Invitrogen--
SB-3CTSelleck--
RIPA裂解缓冲液Solarbio Science and Technology Co, Ltd--
BCA蛋白定量试剂盒----
PVDF膜Millipore--
抗MMP-2抗体Servicebio--
抗PD-L1抗体Servicebio--
抗GAPDH抗体Servicebio--
辣根过氧化物酶标记的二抗Cell Signaling Technology--
Chemi-Scope曝光机----
ImageJ软件NIH--
细胞计数试剂盒-8(CCK-8)试剂盒Glpbio--
Transwell小室Corning--
Matrigel基质胶----
SW480细胞系Procell Life Science & TechnologyCL-0223
Caco-2细胞系Procell Life Science & TechnologyCL-0050
MMP2-siRNATsingke Biotechnology Co., Ltd.--
对照siRNATsingke Biotechnology 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
生物信息学分析
数据集来源和样本量:TCGA (n=440), GSE197802 (n=33), GSE140973 (n=12);差异表达基因筛选阈值:|Log2FC|>1, p<0.05;CIBERSORT p<0.05。
阅读提示:参见材料与方法中的“Microarray data collection and preprocessing”和“Differentially expressed gene screening”
细胞培养与转染
细胞系:SW480 (CL-0223) 和 Caco-2 (CL-0050);培养基:RPMI-1640(HyClone)含10% FBS、100 U/mL青霉素、100 μg/mL链霉素;转染试剂:Lipofectamine 2000;siRNA用量:100 pmol;转染时间:6 h后换液,48 h收获。
阅读提示:参见材料与方法中的“Cell culture and transfection”
MMP-2抑制剂处理
SB-3CT浓度:25 μM,处理时间:24 h;细胞系:SW480。
阅读提示:参见材料与方法中的“Cell culture and transfection”及补充信息Supp.14
Western blot
一抗:anti-MMP-2 (Servicebio),anti-PD-L1 (Servicebio),anti-GAPDH (Servicebio),稀释1:1,000;二抗:HRP标记,稀释1:2,000;重复次数:n=3。
阅读提示:参见材料与方法中的“Western blot”及图5图注
细胞功能实验
CCK-8实验:96孔板,24 h后检测,吸光度450 nm;侵袭实验:Transwell小室,Matrigel包被,上室无血清,下室15% FBS,培养24 h后计数;重复次数:未明确说明。
阅读提示:参见材料与方法中的“Cell viability assay”和“Cell invasion assay”及补充信息Supp.13