通过单细胞转录组学绘制含EF-hand结构域蛋白2的功能图谱并确定其在非小细胞肺癌中的临床相关性

Mapping the function of EF-hand domain-containing protein 2 and determining its clinical relevance in non-small-cell lung cancer through single-cell transcriptomics.

作者信息Xueping Luo, Feng Zhang, Zhiyu Li, Chucheng Zhong, Xiaozhen Shen
PMID42022043
发布时间2026-03-21
DOI10.25259/Cytojournal_29_2025

实验完整度

中

包含scRNA-seq、IHC、Western blot、qRT-PCR、CCK-8、流式凋亡、Transwell、克隆形成及Co-IP等实验,但缺乏体内模型验证,实验完整度中等。

主要模型

非小细胞肺癌肿瘤组织与癌旁组织(11例患者样本) 正常支气管上皮细胞BEAS-2B NSCLC细胞系A549、NCI-H1299、HCC827

重点核对

scRNA-seq数据来源:ArrayExpress数据库,样本号GSM8349745-LCA_1_TUMOR、GSM8349746-LCA_2_TUMOR、GSM8349747-LCA_3_TUMOR、GSM8349748-LCA_4_TUMOR 细胞处理:EFHD2过表达载体和shRNA敲低载体,转染试剂Lipofectamine 3000 JAK抑制剂帕克替尼(pacritinib)浓度10 µM,JAK激动剂浓度5 µM IHC检测EFHD2、CD8、CD3、CD68的表达及浸润 统计方法:未配对双侧t检验,P<0.05

摘要

目的:本研究旨在利用单细胞RNA测序(scRNAseq)探索非小细胞肺癌(NSCLC)肿瘤微环境(TME)内的细胞组成和转录变异性,并评估含EF-hand结构域蛋白2(EFHD2)在肿瘤进展中的作用及其在相关信号通路中的参与。材料与方法:我们分析了scRNA-seq数据集以绘制NSCLC肿瘤的细胞和转录景观。采用免疫组织化学(IHC)验证EFHD2的表达并评估临床样本中的免疫细胞浸润。为了进一步研究EFHD2的功能效应,我们进行了Western blot和定量实时聚合酶链反应分析以及细胞增殖、迁移、侵袭和凋亡实验。我们还探索了Janus激酶(JAK)-信号转导与转录激活因子(STAT)信号通路作为潜在机制。结果:scRNA-seq分析显示,上皮细胞是TME中的主要细胞群,此外还有内皮细胞、成纤维细胞、巨噬细胞和少量干细胞。EFHD2表达表现出相当大的变异性,较高水平与富集于转录活性和免疫调节通路的细胞簇相关。IHC结果显示,与相邻非肿瘤组织相比,肿瘤组织中EFHD2表达和免疫细胞浸润升高。结论:NSCLC TME中EFHD2的表达与免疫细胞浸润相关,可能在肿瘤进展和免疫调节中发挥重要作用。JAK-STAT信号通路可能是EFHD2作用的潜在机制。这项工作为NSCLC的靶向治疗提供了新途径。

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
EFHD2在NSCLC肿瘤微环境中的表达特征及其在肿瘤进展和免疫调节中的作用和潜在机制是什么?
核心机制
EFHD2通过激活JAK-STAT信号通路(上调p-JAK1和p-STAT3水平)促进NSCLC细胞的增殖、迁移、侵袭和克隆形成,并抑制凋亡。
主要证据
基于scRNA-seq分析显示EFHD2在特定细胞簇中高表达;IHC显示肿瘤组织中EFHD2表达和免疫细胞浸润增加;体外细胞实验(CCK-8、流式凋亡、Transwell、克隆形成)及Western blot显示EFHD2 OE增强肿瘤行为并通过JAK-STAT通路介导,Co-IP证实EFHD2与JAK1相互作用。
研究意义
EFHD2可能作为NSCLC的预后生物标志物和治疗靶点,其抑制可能增强现有治疗(如JAK-STAT通路抑制剂和免疫检查点阻断疗法)的疗效。

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

肿瘤微环境的单细胞转录组分析

绘制NSCLC肿瘤微环境的细胞组成和转录异质性

使用ArrayExpress数据库获取的4个NSCLC肿瘤样本的scRNA-seq数据,通过Seurat包进行质量控制、归一化、整合、聚类和注释,鉴定主要细胞类型。

2

临床样本中EFHD2及免疫细胞浸润的免疫组化验证

验证EFHD2在NSCLC肿瘤组织中的表达及其与免疫细胞浸润的关系

对11例NSCLC患者的肿瘤组织和癌旁组织进行IHC染色,检测EFHD2、CD8、CD3和CD68的表达。

3

EFHD2在NSCLC细胞系中的表达及功能调控

评估EFHD2在NSCLC细胞系中的表达及其对细胞恶性行为的影响

通过Western blot和qRT-PCR检测EFHD2在BEAS-2B和A549、HCC827、NCI-H1299细胞中的表达;在A549中过表达EFHD2,在NCI-H1299中敲低EFHD2,并通过CCK-8、流式凋亡、Transwell、克隆形成实验检测细胞行为变化。

4

JAK-STAT信号通路在EFHD2功能中的机制验证

探究EFHD2是否通过JAK-STAT通路发挥其促进肿瘤的作用

通过Western blot检测JAK1、p-JAK1、STAT3、p-STAT3蛋白水平;通过Co-IP验证EFHD2与JAK1的相互作用;使用JAK抑制剂(pacritinib)和激动剂处理细胞,观察对细胞增殖、凋亡、迁移、侵袭及克隆形成的影响。

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
杜氏改良Eagle培养基Thermo Fisher Scientific Inc.11320033
胎牛血清Thermo Fisher Scientific Inc.A5256801
青霉素-链霉素----
Lipofectamine 3000转染试剂InvitrogenL3000150
帕克替尼BeyotimeSD4762-10mM
JAK激动剂MedChemExpressHY-146066
RIPA裂解液----
BCA蛋白定量试剂盒Thermo Fisher Scientific Inc.23227
PVDF膜BeyotimeFFP24
抗EFHD2抗体Abcamab24368
抗JAK1抗体MedChemExpressHY-P80196
抗磷酸化JAK1抗体Abcamab138005
抗STAT3抗体Abcamab68153
抗GAPDH抗体Abcamab8245
增强化学发光底物Thermo Fisher Scientific Inc.32209
ChemiDoc MP成像系统Bio-Rad Laboratories--
TRIzol试剂Invitrogen10296010
PrimeScript逆转录试剂盒TakaraRR037A
SYBR Green预混液TakaraRR830S
ABI 7500实时荧光定量PCR系统Thermo Fisher Scientific Inc.--
CCK-8试剂盒Dojindo341-07761
酶标仪Corning3897
Annexin V/PI凋亡检测试剂盒BD Biosciences--
BD FACSAria III流式细胞仪BD Biosciences--
Transwell小室----
基质胶Corning07-200-165
六孔板Corning3335
抗EFHD2抗体(IHC)Abcamab119119
抗CD8抗体Abcamab237709
抗CD3抗体Abcamab16669
抗CD68抗体Abcamab303565
辣根过氧化物酶标记二抗Abcamab6721
DAB底物----
Olympus BX53显微镜Olympus Corporation--
Masson三色染色试剂盒Abcamab150686
Leica DM500显微镜Leica Microsystems--

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
单细胞数据分析
数据来源、质控标准(基因数<200或线粒体基因>10%排除)、聚类算法(Louvain)
阅读提示:Methods - Bioinformatics Analysis of TME
细胞培养和处理
细胞系(BEAS-2B、A549、NCI-H1299、HCC827)、培养基(DMEM+10%FBS+1%P/S)、JAK抑制剂浓度(10 µM)和激动剂浓度(5 µM)
阅读提示:Methods - Cell culture and treatments
蛋白质印迹
蛋白上样量(20 µg)、一抗稀释比例(EFHD2 1:1000, JAK1 1:1000, p-JAK1 1:1000, STAT3 1:1000, GAPDH 1:1000)
阅读提示:Methods - Western Blot (WB) analysis
细胞功能实验
CCK-8实验每孔5000细胞,10µL CCK-8,培养2h;Transwell 2×10^4细胞,8µm孔径,24h;克隆形成500细胞/孔,培养14天
阅读提示:Methods - Cell proliferation assay, Transwell migration and invasion assays, Colony formation assay
免疫组织化学
组织切片厚度4µm,抗原修复使用柠檬酸盐缓冲液(pH6.0),一抗浓度(EFHD2 5µg/mL, CD8 0.25µg/mL, CD3 1:150, CD68 1:1000)
阅读提示:Methods - Immunohistochemistry (IHC)