RGS1及相关基因作为宫颈癌免疫治疗的潜在靶点:计算生物学与实验验证

RGS1 and related genes as potential targets for immunotherapy in cervical cancer: computational biology and experimental validation.

作者信息Siyang Zhang, Han Wang, Jiao Liu, Tao Tao, Zhi Zeng, Min Wang
PMID35879796
发布时间2022-07-25
DOI10.1186/s12967-022-03526-0

实验完整度

高

包含TCGA数据库分析、组织样本验证、细胞功能实验和体内裸鼠成瘤实验,具有多个独立证据层级和功能验证。

主要模型

HeLa和SiHa宫颈癌细胞系 HcerEpic正常宫颈上皮细胞系 Balb/c裸鼠移植瘤模型 TCGA-CESC患者队列

重点核对

TCGA数据库296例宫颈癌患者数据 RGS1敲低效率67.6%-84.2%(sh-RGS1 vs sh-NC) 细胞增殖检测时间点:0、24、48、72、96小时 Transwell迁移侵袭实验:5*10^4细胞/200μL,孵育2天 裸鼠成瘤实验:2*10^6细胞皮下注射,33天后终止

摘要

背景:晚期、不能手术或化疗耐药的宫颈癌患者需要有效的治疗。免疫治疗已成为宫颈癌患者的一种新的治疗方式,迫切需要确定更多的宫颈癌免疫治疗靶点。方法:本研究通过WGCNA分析和差异分析,利用TCGA数据库鉴定了影响宫颈癌患者免疫状态和FIGO分期的核心基因RGS1。利用PPI网络鉴定了与RGS1相互作用的10个相关基因,并分析了其功能和免疫相关性。基于RGS1及相关基因的表达,采用一致性聚类方法将CESC患者分为两组(组1,RGS1高表达;组2,RGS1低表达)。然后,利用功能富集分析寻找组1和组2之间差异表达基因(DEGs)的功能差异。使用ESTIMATE、CIBERSORT和ssGSEA进行免疫浸润分析,并评估两组之间免疫检查点抑制剂(ICIs)靶点表达的差异。我们研究了RGS1对CESC患者临床相关性的影响,并通过实验验证了宫颈癌患者组织和正常宫颈组织中RGS1表达的差异、RGS1在细胞功能中的作用以及对荷瘤小鼠肿瘤生长的影响。结果:我们发现RGS1与CD4、GNAI3、RGS2、GNAO1、GNAI2、RGS20、GNAZ、GNAI1、HLA-DRA和HLA-DRB1相关,尤其是CD4和RGS2。DEGs的功能富集与T细胞活化相关。与组2相比,组1具有更强的免疫浸润和更高的ICI靶点表达。RGS1在宫颈癌组织中的表达高于正常组织,尤其是在HPV-E6阳性的癌组织中。在宫颈癌细胞系中,敲低RGS1可抑制细胞增殖、迁移、侵袭和裸鼠肿瘤生长,并促进凋亡。结论:RGS1作为宫颈癌的致癌基因,影响宫颈癌患者的免疫微环境,可能是免疫治疗的靶点。

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
RGS1及相关基因是否可作为宫颈癌免疫治疗的潜在靶点?
核心机制
RGS1作为致癌基因,影响宫颈癌患者的免疫微环境,可能通过调节T细胞活化等相关通路促进肿瘤进展。
主要证据
TCGA数据分析和WGCNA鉴定RGS1,组织样本验证高表达,细胞实验敲低RGS1抑制增殖、迁移、侵袭并促进凋亡,裸鼠实验显示抑制肿瘤生长。
研究意义
RGS1可能作为宫颈癌免疫治疗的靶点,为宫颈癌患者免疫治疗提供新的可能性。

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

鉴定核心基因RGS1

利用TCGA数据库筛选与宫颈癌免疫和FIGO分期相关的核心基因

使用WGCNA分析筛选与免疫相关的模块和270个hub基因,并与FIGO分期差异基因取交集,得到核心基因RGS1。

2

关键基因鉴定与功能分析

鉴定与RGS1相互作用的基因并分析其功能

利用STRING数据库进行PPI网络分析,鉴定10个与RGS1相互作用的基因,进行GO富集分析和基因-基因相关性分析。

3

共识聚类分组

基于关键基因表达将患者分为不同组别以研究免疫差异

使用ConsensusClusterPlus将TCGA-CESC患者分为两组(组1高表达RGS1,组2低表达),并鉴定两组间DEGs。

4

免疫浸润分析

比较两组患者免疫浸润差异

使用ESTIMATE、CIBERSORT和ssGSEA分析免疫细胞浸润程度和免疫评分。

5

免疫治疗靶点评估

比较两组患者免疫检查点抑制剂靶点表达的差异

比较两组之间15个免疫调节靶点(PD1、PD-L1等)的表达水平。

6

临床相关性分析

评估RGS1表达与患者临床特征和预后的关系

分析RGS1表达与FIGO分期、TNM分期、DSS、PFI和OS的关系。

7

组织表达验证

验证RGS1在宫颈癌组织和正常组织中的表达

通过qRT-PCR和免疫组化检测宫颈癌组织(腺癌和鳞癌)和正常宫颈组织中RGS1 mRNA和蛋白表达。

8

细胞功能实验

评估敲低RGS1对宫颈癌细胞功能的影响

构建sh-RGS1和sh-NC稳定细胞系,检测细胞增殖、迁移、侵袭、凋亡以及RGS1的亚细胞定位。

9

体内成瘤实验

评估敲低RGS1对裸鼠肿瘤生长的影响

将sh-RGS1和sh-NC细胞皮下注射到裸鼠背部,记录肿瘤体积和重量,并通过Ki67免疫组化检测增殖。

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
TRIzol试剂Invitrogen16096020
PrimeScript™ RT试剂盒(含gDNA Eraser)TakaraRR047A
TB Green Premix Ex Taq IITakaraRR820A
QuantStudio实时荧光定量PCR仪ThermoA40425
免疫组化试剂盒ElabscienceE-IR-R211
RGS1多克隆抗体ElabscienceE-AB-11534
HPV16+18-E6单克隆抗体abcamab70
显微镜Nikon703548
HeLa细胞系ProcellCL-0101
SiHa细胞系ProcellCL-0210
RPMI 1640培养基HyCloneSH30255.01
胎牛血清Procell164210
PVDF膜BioshopBS-PVDF-22
山羊抗兔IgG抗体Invitrogen31466
兔抗GAPDH多克隆抗体ABCAMAB9485
CCK-8试剂HanbioHB-CCK8-2
酶标仪Bio Tek1603301D
Transwell小室Corning3413
Matrigel基质胶BD356234
凋亡检测试剂盒SolarbioCA1020
兔/鼠 IgG-H&L二抗abcamab150079/ab150115
DAPI染色液SolarbioS2110

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
细胞系为HeLa和SiHa,培养基为RPMI 1640,添加10% FBS,培养条件为37°C和5% CO2。
阅读提示:Methods中的Cell culture and shRNA transfection
qRT-PCR
RNA提取使用TRIzol,逆转录试剂盒为PrimeScript™ RT Reagent Kit,PCR使用TB Green Premix Ex Taq II,20μL体系,引物序列,内参为GAPDH,重复三次。
阅读提示:Methods中的qRT-PCR
细胞增殖
CCK8实验细胞密度2000个/孔,5个平行孔,检测时间点0、24、48、72、96小时,加入10μL CCK-8试剂,2小时后测450nm吸光度。
阅读提示:Methods中的CCK8
迁移和侵袭
Transwell上室加入200μL无血清培养基含5*10^4细胞,下室加入800μL含血清培养基,孵育2天,侵袭实验需在Transwell上室添加10μL Matrigel(1:5稀释)。
阅读提示:Methods中的Transwell
凋亡检测
使用凋亡检测试剂盒,Annexin V-FITC孵育30分钟,加入PI染色15分钟后流式细胞仪检测。
阅读提示:Methods中的Apoptosis assay
体内实验
皮下注射2*10^6细胞至雌性Balb/c裸鼠背部,记录肿瘤体积(0.5*a^2*b)和重量,33天后终止。
阅读提示:Methods中的Tumor growth studies