血管抑素(VASN)过表达促进局部晚期直肠癌患者的肺转移和对辅助化疗的耐药

Vasorin (VASN) overexpression promotes pulmonary metastasis and resistance to adjuvant chemotherapy in patients with locally advanced rectal cancer.

作者信息Da Kang, Shanshan Huang, Yijun Liao, Siyuan Mi, Jingying Zhou, Yu Feng, Riming Huang, Zhen-Hai Lu, Z Z Pan, Wenjuan Ma, Gong Chen, Jia-Xing Yue, Jingxiu Huang, R X Zhang
PMID39107788
发布时间2024-08-06
DOI10.1186/s12967-024-05473-4

实验完整度

包含体外细胞功能实验、体内裸鼠模型、临床组织样本分析及转录组测序等多层级证据,并进行了机制验证。

主要模型

结直肠癌细胞系SW837、LOVO、T84 BALB/c裸鼠皮下移植瘤模型 BALB/c裸鼠肺转移模型 SYSUCC直肠癌患者组织样本

重点核对

VASN过表达和敲低稳定细胞系的构建与验证 5-FU药物敏感性实验及IC50测定 裸鼠皮下及肺转移模型的细胞接种量和时间 DAPT(NOTCH通路抑制剂)处理条件 VASN与NOTCH1蛋白的相互作用验证

摘要

背景:局部晚期直肠癌(LARC)患者通常接受辅助治疗,然而隐匿性微转移仍然限制了总生存期(OS)的改善。本研究旨在探讨VASN在直肠癌肺转移中的作用,并了解其潜在的分子机制,以指导辅助化疗的选择。方法:对来自中山大学肿瘤防治中心(SYSUCC)和公开数据的直肠癌肺转移患者的测序数据进行了仔细分析。在体内和体外验证了VASN在肺转移中的功能作用。采用免疫共沉淀(co-IP)、免疫荧光和拯救实验来揭示VASN的潜在分子机制。此外,检测了肿瘤样本中VASN的表达水平,并分析了其与肺转移状态、肿瘤分期、辅助化疗获益和生存结果的相关性。结果:我们的研究揭示了VASN高表达与LARC患者肺转移之间存在显著关联。体外和体内实验表明,VASN可促进结直肠癌细胞的增殖、转移和耐药。机制上,VASN与NOTCH1蛋白相互作用,导致NOTCH和MAPK通路同时激活。临床上,在90%的VASN阳性患者和53.5%的VASN高表达患者中观察到肺转移和晚期肿瘤分期,且VASN高表达患者的五年生存率低于VASN低表达患者(26.7% vs 83.7%)。此外,Cox分析和OS分析表明,VASN是OS的独立预后因素(HR=7.4,P值<0.001),也是直肠癌辅助治疗疗效的预测因子。结论:我们的研究强调了VASN在降低药物敏感性和激活NOTCH和MAPK通路中的作用,从而导致肿瘤发生和肺转移。实验和临床数据均支持活检中检测到VASN过表达的直肠癌患者具有更高的肺转移和辅助化疗耐药风险。

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
VASN是否促进直肠癌肺转移及影响辅助化疗疗效,其潜在分子机制是什么?
核心机制
VASN与NOTCH1蛋白相互作用,通过激活NOTCH和MAPK通路,促进肿瘤细胞增殖、迁移、侵袭和耐药,导致肺转移和化疗耐药。
主要证据
体外实验显示VASN过表达增强CRC细胞迁移、侵袭、增殖和耐药,敲低则相反;体内裸鼠模型证实VASN促进肿瘤生长和肺转移;临床样本分析显示VASN高表达与肺转移、较差预后和辅助化疗耐药相关。
研究意义
VASN作为预测直肠癌肺转移风险和辅助化疗疗效的潜在生物标志物,可能指导个体化治疗选择。

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

转录组测序与差异基因分析

识别与直肠癌肺转移相关的关键基因

对SYSUCC的8对直肠癌组织(有或无肺转移)进行转录组测序,并与GSE131418和TCGA-READ数据集联合分析,通过DEG和WGCNA筛选hub基因(包括VASN)。

2

体外细胞实验验证VASN功能

验证VASN对CRC细胞增殖、迁移、侵袭和耐药的影响

在SW837、LOVO和T84细胞中过表达或敲低VASN,通过Transwell、伤口愈合、CCK-8、集落形成和5-FU药物敏感性实验评估细胞功能变化。

3

体内动物实验验证VASN促肿瘤和肺转移作用

在体内验证VASN对肿瘤生长和肺转移的影响

将VASN过表达或敲低的CRC细胞皮下注射建立移植瘤模型,尾静脉注射建立肺转移模型,通过肿瘤体积、生物发光成像、HE和IHC评估。

4

机制探究:VASN与NOTCH1相互作用

阐明VASN激活NOTCH和MAPK通路的分子机制

通过co-IP验证VASN与NOTCH1的相互作用,IF验证共定位,WB检测通路蛋白变化,并利用DAPT(NOTCH抑制剂)进行拯救实验。

5

临床样本分析和预后验证

评估VASN表达与肺转移、预后及辅助化疗获益的关系

对SYSUCC队列的98例直肠癌患者(56例原发,42例肺转移)进行IHC检测VASN表达,分析其与临床特征、OS及辅助化疗疗效的相关性。

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
DMEM培养基Invitrogen--
RPMI-1640培养基Invitrogen--
胎牛血清Gibco--
青霉素-链霉素Gibco15140122
pSin-EF2-puro载体----
p3xFlag-CMV-NOTCH1质粒G-CLONE--
PLVX-IRES-GFP-puro载体RiboBio--
Lipofectamine 3000转染试剂InvitrogenL300015
PEI转染试剂MCEHY-K2014
TRIzol试剂Thermo Fisher15596018
HiScript III逆转录预混液VazymeR323-01
SYBR Green荧光定量预混液Yeasen11201ES08
LightCycler 480系统Roche--
细胞计数试剂盒-8GLPBIOGK10001
5-氟尿嘧啶----
Transwell小室(8 µm孔径)Corning354480
基质胶BioCoat354262
结晶紫----
RIPA裂解液Merck Millipore20-188
蛋白酶抑制剂BeyotimeP1046
5x上样缓冲液FDbioFD006
PVDF膜Merck Millipore--
β-肌动蛋白抗体Proteintech20536-1-AP
VASN抗体Abcamab156868
N-钙黏蛋白抗体MCEHY-P80238
E-钙黏蛋白抗体MCEHY-P80112
β-连环蛋白抗体MCEHY-P80488
CDK1抗体Affinity BiosciencesCDK1/CDC2
细胞周期蛋白B1抗体Affinity BiosciencesCyclin
NOTCH1抗体CST3608S
NICD抗体CST4147T
MAPK抗体CST9926T
磷酸化MAPK抗体CST9910T
HRP偶联二抗ProteintechSA00001-1/SA00001-2
IP裂解液BeyotimeP0013
HA标签抗体SigmaH6908
Flag标签抗体SigmaF1804
Protein A/G磁珠MCEHY-K0202A
碘化丙啶GOONIE100-107
FITC-Annexin-V/PI溶液ElabscienceE-CK-A211
CytoFLEX流式细胞仪Beckman Coulter--
QuickBlock™免疫荧光封闭液BeyotimeP0260
兔抗VASN抗体CUSABIOCSB-PA025796OA01HU
鼠抗NOTCH1抗体AbmartP90415R1S
BALB/c裸鼠Guangdong GemPharmatech--
Living Image软件PerkinElmer--
VASN抗体Antibody SystemsPHJ05101
磷酸化ERK抗体CST9910T
HRP偶联兔/鼠二抗BOSTERSA1020-1/2
DAB显色液BOSTERSA1020-1/2
DAPT(γ-分泌酶抑制剂)----

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
转录组测序
样本数量(8对)、患者来源(SYSUCC)、肺转移状态
阅读提示:Methods: Transcriptome sequencing
细胞培养
细胞系(SW837, T84, LOVO, HEK293T)、培养基(DMEM, RPMI-1640)、血清浓度(15%, 8%, 10%)、青霉素-链霉素浓度(100 U/mL)
阅读提示:Methods: Cell culture
质粒构建与转染
质粒(pSin-EF2-puro-VASN-HA, p3xFlag-CMV-NOTCH1, shRNA)、转染试剂(Lipofectamine 3000, PEI)、转染时间(24h, 48h)、筛选(嘌呤霉素1:1000, 2周)
阅读提示:Methods: Plasmids and transfection
体外功能实验
CCK-8细胞数(1000/孔)、5-FU浓度梯度及处理时间(48h)、迁移细胞数(5×10^4)、侵袭细胞数(1×10^5)、迁移时间(8-12h)、侵袭时间(20-24h)
阅读提示:Methods: Cell viability and colony formation assays; Migration and invasion assays
机制探究
DAPT浓度、处理时间、co-IP抗体量(3 µg)及孵育时间(4°C过夜)、IF固定(4%多聚甲醛1h)和通透(0.5% Triton X-100 20min)
阅读提示:Methods: Coimmunoprecipitation assays; Immunofluorescence staining
动物实验
小鼠品系(BALB/c nude)、性别(雌性)、年龄(6周)、细胞接种量(1×10^6)、皮下和尾静脉注射、肿瘤测量频率(每3天)、肺转移观察时间(2周)
阅读提示:Methods: In vivo tumor model
临床样本分析
患者队列(SYSUCC, 98例)、IHC评分标准(强度×阳性百分比)、VASN分组(阳性/阴性)、随访时间
阅读提示:Methods: Hematoxylin and eosin staining and immunohistochemistry (IHC); Results: VASN expression and survival in the cohort