吸烟通过CKAP2L/AREG轴促进结直肠癌

Smoking promotes colorectal cancer via the CKAP2L/AREG axis.

作者信息Shasha Wu, Feixiang Wu, Xiaoqing Li, Zhihang Jiang, Fuqiang Liu, Zheng Jiang
PMID41823522
发布时间2026-05
DOI10.3892/ijo.2026.5872

实验完整度

包含横断面研究和孟德尔随机化分析的临床关联分析,体外细胞功能实验(增殖、迁移、侵袭),机制验证(RNA-seq、ChIP、Western blot),以及体内皮下瘤模型等多层级验证。

主要模型

HCT116细胞 RKO细胞 Caco-2细胞 BALB/c小鼠皮下移植瘤模型

重点核对

CSE浓度:0.125%和0.25%,处理RKO和HCT116细胞2个月 CKAP2L敲低:shCKAP2L #1和#2;过表达:CKAP2L-OE质粒 AREG敲低:siAREG转染HCT116细胞(50 μM siRNA) STAT3抑制剂Stattic:2 μM处理HCT116细胞24小时 体内模型:4-6周龄雌性BALB/c小鼠,皮下注射2×10^6 CT26细胞,21天

摘要

吸烟与结直肠癌(CRC)之间的联系已被充分证实;然而,需要进一步研究以充分了解烟草对该类型癌症发展的具体影响。本研究旨在探讨吸烟与CRC之间的关系,并确定参与吸烟增强CRC进展的关键基因。为了确认吸烟与CRC之间的关联,整合了来自国家健康与营养调查数据库和全基因组关联研究数据的临床数据分析。此外,对经香烟烟雾提取物处理的HCT116细胞进行了RNA测序(RNA-seq),以鉴定与吸烟相关的基因。为了评估CRC细胞的恶性表型以及关键基因促进吸烟增强CRC的潜在分子机制,进行了一系列细胞和动物实验。横断面研究和孟德尔随机化分析均证实了吸烟与CRC之间的正相关。此外,用香烟烟雾提取物处理CRC细胞后,细胞增殖、迁移和侵袭能力增强。随后,通过生物信息学分析筛选出细胞骨架相关蛋白2样(CKAP2L),表明其参与吸烟增强的CRC进展。抑制CKAP2L后,结果显示细胞增殖受到抑制,细胞周期阻滞在S和G2/M期。此外,抑制CKAP2L表达后,细胞迁移和侵袭受到抑制。进一步的RNA-seq分析表明,CKAP2L促进双调蛋白(AREG)的表达。随后,抑制AREG导致CKAP2L促进的CRC细胞增殖和迁移减少。染色质免疫沉淀分析进一步证实,信号转导与转录激活因子3(STAT3)通过结合其启动子调控AREG的转录水平。此外,CKAP2L增加STAT3的磷酸化,进而激活AREG/EGFR通路,导致CRC进展。总之,本研究证明吸烟可能通过CKAP2L/AREG轴促进CRC进展。

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
吸烟是否促进结直肠癌进展,其关键基因和分子机制是什么?
核心机制
吸烟通过上调CKAP2L表达,CKAP2L增加STAT3磷酸化,磷酸化STAT3结合AREG启动子促进AREG转录,进而激活AREG/EGFR通路,促进CRC细胞增殖、迁移和侵袭。
主要证据
临床数据分析和MR分析证实吸烟与CRC正相关;CSE处理增强CRC细胞增殖、迁移和侵袭,并上调CKAP2L;敲低CKAP2L抑制细胞周期(S和G2/M期)和EMT;过表达CKAP2L促进体内肿瘤生长;RNA-seq和ChIP实验证实STAT3调控AREG转录。
研究意义
本研究揭示了吸烟通过CKAP2L/STAT3/AREG/EGFR轴促进CRC进展的机制,为吸烟相关CRC的防治提供了潜在靶点。

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

临床关联分析

验证吸烟与CRC的关联及因果关系

基于NHANES数据库(1999-2018)进行横断面研究,使用逻辑回归分析吸烟状态、可替宁水平和开始吸烟年龄与CRC的关联;利用GWAS数据进行两样本孟德尔随机化分析,评估吸烟特征对CRC的因果效应。

2

生物信息学筛选关键基因

识别与CRC和吸烟相关的关键基因

整合TCGA、GSE200130(bulk RNA-seq)、GSE200997(scRNA-seq)数据,通过差异表达分析、WGCNA分析和RNA-seq(CSE处理HCT116细胞)筛选与CRC和吸烟相关的重叠基因。

3

细胞模型构建与功能验证

验证CSE对CRC细胞恶性表型的影响

用CSE短期和慢性处理CRC细胞,通过CCK8、EdU、Transwell、伤口愈合等实验检测细胞活力、增殖、迁移和侵袭能力,并检测EMT标志物表达。

4

CKAP2L功能研究

验证CKAP2L对CRC细胞增殖、迁移、侵袭和细胞周期的影响

在CRC细胞中敲低或过表达CKAP2L,通过EdU、CCK8、集落形成、Transwell、伤口愈合、流式细胞术和蛋白质印迹检测表型变化。

5

机制探索

阐明CKAP2L促进CRC进展的分子机制

通过RNA-seq、RT-qPCR、ELISA、ChIP-qPCR和蛋白质印迹探究CKAP2L对AREG表达和STAT3磷酸化的影响,并使用STAT3抑制剂Stattic验证通路。

6

体内验证

验证CKAP2L在体内对肿瘤生长的影响

将稳定过表达CKAP2L的CT26细胞皮下注射到BALB/c小鼠,测量肿瘤体积和重量。

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Gibco; Thermo Fisher Scientific, Inc.--
胎牛血清Pricella; Elabscience Bionovation Inc.--
StatticMedChemExpressHY-13818
细胞计数试剂盒8Biosharp Life SciencesBS350C
Lipofectamine 2000Invitrogen; Thermo Fisher Scientific, Inc.11668027
TRIzol试剂Invitrogen; Thermo Fisher Scientific, Inc.15596026
qPCR RT预混液Toyobo Co., Ltd.FSQ-201
SYBR Green实时PCR预混液Toyobo Co., Ltd.QPK-201
RIPA裂解液Beyotime BiotechnologyP0013B
BCA试剂盒Beyotime BiotechnologyP0010S
SDS-PAGE凝胶Beyotime BiotechnologyP0012AC
HRP标记的山羊抗兔IgGProteintech Group, Inc.SA00001-2
HRP标记的山羊抗小鼠IgGProteintech Group, Inc.SA00001-1
ECL化学发光试剂盒Beyotime BiotechnologyP0018S
人AREG ELISA试剂盒Wuhan Boster Biological Technology, Ltd.EK0304
ChIP检测试剂盒Beyotime BiotechnologyP2080S
抗STAT3抗体Proteintech Group, Inc.60199-1-Ig
IgG抗体Proteintech Group, Inc.30000-0-AP
蛋白A/G磁珠MedChemExpress--
EdU试剂盒Biosharp Life SciencesBL917A
PI/RNase染色缓冲液BD Biosciences550825
Transwell小室Corning, Inc.3422
基质胶Corning, Inc.356234
HiSeq Rapid SBS试剂盒v2Illumina, Inc.FC-402-4022

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
横断面研究
样本量:37,091名参与者;吸烟状态分组标准;可替宁水平分组:<0.015、0.015-3、3-10、≥10 ng/ml;年龄分组:<20、≥20岁;协变量调整
阅读提示:Materials and methods 部分 'Investigation of the association between smoking and CRC' 及 Figure 1
孟德尔随机化分析
IVs选择:P<5×10^-8,r2<0.001,窗口大小10,000-kb;工具变量数目;F统计量≥10;MR方法:IVW、加权中位数、简单众数、加权众数;异质性、多效性、离群值检验
阅读提示:Materials and methods 部分 'Investigation of the association between smoking and CRC' 及 Figure 1
细胞培养与CSE处理
细胞系:SW480、Caco-2、HCT116、RKO、CT26、NCM460、293T;培养基:DMEM+10% FBS;CSE制备方法;CSE浓度:0.125%和0.25%;处理时间:4天(短期)和2个月(慢性)
阅读提示:Materials and methods 部分 'Cell lines and inhibitor' 和 'Construction of cell models treated with CSE'
细胞转染与转导
质粒:shCKAP2L #1、#2,CKAP2L-OE,对照质粒;siRNA:siAREG;转染试剂:Lipofectamine 2000;293T细胞包装慢病毒;筛选浓度:嘌呤霉素 2 μg/ml(选择)和1 μg/ml(维持)
阅读提示:Materials and methods 部分 'Cell transfection and transduction'
Western blotting
蛋白上样量:40 μg/孔;一抗及稀释度:参见表SV;二抗稀释度:1:5,000;ECL底物
阅读提示:Materials and methods 部分 'Western blotting'
体内动物实验
小鼠品系和性别:4-6周龄雌性BALB/c;体重范围:14-18 g;细胞类型:CT26-CKAP2L-OE和CT26-Vector;细胞数量:2×10^6细胞/小鼠;注射体积:100 μl PBS;观察周期:21天;肿瘤测量频率:每3天
阅读提示:Materials and methods 部分 'Subcutaneous tumor model' 和 Figure 5E