钙依赖性FAK/CREB/TNNC1信号介导基质MFAP5对卵巢癌转移潜能的效应

Calcium-dependent FAK/CREB/TNNC1 signalling mediates the effect of stromal MFAP5 on ovarian cancer metastatic potential.

作者信息Cecilia S Leung, Tsz-Lun Yeung, Kay-Pong Yip, Sunila Pradeep, Lavanya Balasubramanian, Jinsong Liu, Kwong-Kwok Wong, Lingegowda S Mangala, Guillermo N Armaiz-Pena, Gabriel Lopez-Berestein, Anil K Sood, Michael J Birrer, Samuel C Mok
PMID25277212
发布时间2014-10-03
DOI10.1038/ncomms6092

实验完整度

高

含显微切割组织转录组、细胞系体外功能、Matrigel plug体内模型、原位瘤siRNA治疗及患者组织预后分析,具备功能与机制验证

主要模型

A224和ALST卵巢癌细胞系 OVCA432卵巢癌细胞系 卵巢癌相关成纤维细胞(CAFs)与正常卵巢成纤维细胞 nude小鼠Matrigel plug及原位卵巢癌模型 HGSC患者肿瘤组织样本

重点核对

显微切割基质与上皮成分及正常卵巢基质中MFAP5 mRNA表达比较 130例晚期HGSC组织基质MFAP5免疫组化评分与生存的Kaplan-Meier及Cox回归分析 CAF共培养及recMFAP5处理中anti-MFAP5、anti-αVβ3抗体对癌细胞运动的阻断 BAPTA/AM、FAK抑制剂、ERK抑制剂、CBP/CREB抑制剂对MFAP5诱导TNNC1表达及运动的阻断 Mfap5 siRNA/壳聚糖纳米颗粒尾静脉注射对原位瘤转移结节、肿瘤重量和腹水体积的影响

摘要

卵巢癌是美国最致命的妇科恶性肿瘤,晚期浆液性卵巢腺癌导致了大多数卵巢癌死亡。然而,调节患者生存的基质来源分子决定因素尚未被表征。本文利用显微切割的卵巢肿瘤基质样本,鉴定了晚期高级别浆液性卵巢癌的基质基因特征,发现基质微纤维相关蛋白5(MFAP5)是预后不良的标志物。进一步的功能研究显示,FAK/CREB/TNNC1信号通路介导MFAP5对卵巢癌细胞运动和侵袭潜能的影响。利用封装于壳聚糖纳米颗粒中的MFAP5特异性siRNA靶向基质MFAP5,可显著降低体内卵巢肿瘤生长和转移,提示其可能成为卵巢癌治疗的新方式。

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
晚期高级别浆液性卵巢癌的基质基因特征是什么,基质MFAP5是否影响患者生存及其促进卵巢癌转移的分子机制为何。
核心机制
CAF来源MFAP5结合αVβ3整合素,激活钙依赖性FAK/PLC-γ1/PKCθ、ERK/CREB及c-Jun通路,上调TNNC1表达并促进F-actin应力纤维形成与牵引力,从而增强卵巢癌细胞运动和侵袭。
主要证据
显微切割组织转录组与免疫组化显示CAF高表达MFAP5且高基质MFAP5与不良生存相关;体外共培养、recMFAP5处理、siRNA及通路抑制剂实验验证αVβ3–FAK/CREB/TNNC1轴;Matrigel plug与原位瘤Mfap5沉默实验显示体内侵袭和转移改变。
研究意义
提示基质MFAP5是卵巢癌预后标志物,利用壳聚糖纳米颗粒递送MFAP5特异性siRNA靶向肿瘤基质可能成为卵巢癌治疗的新方式。

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

显微切割卵巢肿瘤基质并鉴定基质基因特征

确定HGSC基质成分中差异表达的分泌蛋白基因并筛选候选分子。

对卵巢肿瘤组织的基质与上皮成分进行显微切割,提取RNA并行GeneChip Human Genome U133 Plus 2.0芯片转录组分析,鉴定CAFs中上调的分泌蛋白编码基因。

2

验证MFAP5在CAFs中的表达及临床预后意义

确认MFAP5在卵巢癌基质中的表达水平及其与患者生存的关系。

通过定量RT-PCR、免疫组化和Western blot比较CAF、正常卵巢成纤维细胞及卵巢癌细胞中MFAP5表达;对晚期HGSC组织进行MFAP5免疫组化并分析生存。

3

体外验证MFAP5对卵巢癌细胞运动和侵袭的影响

确定CAF来源及外源MFAP5是否增强卵巢癌细胞运动和侵袭,以及是否依赖αVβ3整合素。

将CAF793092与A224、ALST细胞共培养,或在Boyden chamber及Matrigel invasion chamber中加入recMFAP5,并用anti-MFAP5、anti-αVβ3、anti-α5抗体或对照IgG处理,计数迁移和侵袭细胞。

4

体内验证基质MFAP5对癌细胞侵袭的作用

评估MFAP5过表达成纤维细胞是否促进卵巢癌细胞向Matrigel plug内侵袭。

将NOF151-LvMFAP5或对照NOF151细胞与Matrigel混合后腹腔注射形成plug,次日腹腔注射A224或OVCA432细胞,收获plug后行细胞角蛋白18和MFAP5免疫定位并计数侵袭细胞。

5

体内沉默基质Mfap5评估肿瘤生长和转移

验证靶向基质MFAP5对卵巢癌原位瘤生长和转移的治疗效果。

将荧光素酶标记的OVCA432ip细胞注入小鼠左卵巢,一周后每周两次尾静脉注射壳聚糖纳米颗粒封装的Mfap5靶向siRNA或非靶向siRNA,监测生物发光并于终点解剖评估转移。

6

解析MFAP5下游钙依赖性信号及TNNC1效应

确定介导MFAP5促运动和侵袭效应的信号通路与效应分子。

对recMFAP5处理的OVCA432细胞行转录组和通路分析,结合定量RT-PCR、Western blot、siRNA、通路抑制剂、钙染料、F-actin染色及牵引力显微镜验证FAK/PLC-γ1/PKCθ/ERK/CREB/c-Jun/TNNC1轴。

7

验证TNNC1与基质MFAP5的临床相关性

评估肿瘤TNNC1表达与基质MFAP5表达及患者生存的关系。

对107例晚期HGSC肿瘤切片行TNNC1和MFAP5免疫组化,分析两者表达相关性及TNNC1与生存的关系。

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
GeneChip人类基因组U133 Plus 2.0芯片Affymetrix Inc.--
流体处理站450Affymetrix Inc.--
GeneChip扫描仪3000 7GAffymetrix Inc.--
MFAP5 TaqMan基因表达检测试剂Life Technologies Corp.Hs00185803_m1
TNNC1 TaqMan基因表达检测试剂Life Technologies Corp.Hs00896999_g1
亲环素A TaqMan基因表达检测试剂Life Technologies Corp.Hs99999904_m1
小鼠Mfap5 TaqMan基因表达检测试剂Life Technologies Corp.Mm00489404_m1
iBlot Western blot转膜系统Life Technologies Corp.--
抗人MFAP5抗体Sigma-AldrichHPA010553
抗p-FAK抗体(Y861)Life Technologies Corp.44-626G
抗FAK抗体Cell Signaling Technology3285
抗PLC-γ1抗体Cell Signaling Technology2822
抗p-PLC-γ1抗体(T783)Cell Signaling Technology2821
抗PKCθ抗体Cell Signaling Technology2059
抗p-PKCθ抗体(T538)Cell Signaling Technology9377
抗ERK1/2抗体Cell Signaling Technology9102
抗p-ERK1/2抗体(T202/204)Cell Signaling Technology9101
抗CREB抗体Cell Signaling Technology9197
抗p-CREB抗体(S133)Cell Signaling Technology9198
抗c-Jun抗体Cell Signaling Technology9165
抗p-c-Jun抗体(S63、S73、S243)Cell Signaling Technology2361, 9164, 2994
山羊抗兔IR染料偶联二抗LI-COR Biosciences--
Odyssey红外成像系统LI-COR Biosciences--
PLC抑制剂U73122Santa Cruz Biotechnologysc-3574
PKCθ假底物抑制剂Santa Cruz Biotechnologysc-3097
ERK抑制剂II FR180204Santa Cruz Biotechnologysc-203945
FAK抑制剂SU6656Sigma-AldrichS9692
c-Jun抑制剂SP600125Sigma-Aldrich Co.--
CBP/CREB相互作用抑制剂EMD Millipore Corp.217505
抗MFAP5抗体Sigma-Aldrich Co.HPA010553
抗TNNC1抗体Sigma-Aldrich Co.WH0007134M1
Warp Red显色试剂盒Biocare Medical--
钙黄绿素AMLife Technologies Corp.--
单克隆抗αVβ3抗体EMD Millipore Corp.MAB1976Z
抗α5抗体BD Bioscience555615
BAPTA/AM钙螯合剂Life TechnologiesB-6769
MFAP5开放阅读框慢病毒表达克隆GeneCopoeiaEX-D0360-Lv105
xCELLigence实时细胞分析系统Roche Applied Bioscience--
IVIS-200生物发光与荧光成像系统Caliper Life Sciences, Inc.--
Alexa Fluor 594鬼笔环肽Life Technologies Corp.--
NE-PER核质蛋白提取试剂Thermo Fisher Scientific Inc.--
兔抗人TNNC1多克隆抗体Proteintech13504-1-AP
FluoSpheres荧光微球(0.2 µm,黄绿色)Life Technologies--
I型胶原BD Bioscience--
sulfo-SANPAH交联剂Pierce Chemical--
TCS SP5共聚焦显微镜Leica Microsystems--
Fluo-4 AM钙染料----

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
组织转录组分析
显微切割样本来源与数量(33例患者肿瘤及CAFs、8例正常卵巢基质、6例正常卵巢表面上皮)、差异表达统计阈值p<0.05及FDR校正
阅读提示:Methods“Microdissection and transcriptome profiling of tissue samples”及Figure 1A、Table 1
基质MFAP5预后分析
130例晚期HGSC FFPE样本、MFAP5抗体浓度1:500、染色强度与阳性基质百分比评分方法、高/低表达按中位数划分
阅读提示:Methods“Immunohistochemical analysis”及Figure 1E
体外运动和侵袭实验
细胞系A224、ALST、OVCA432,CAF793092接种密度5×10^4/孔,recMFAP5浓度(运动500 ng/mL、侵袭200 ng/mL),抗体10 µg/mL,孵育15小时,独立重复3次
阅读提示:Methods“CAF-derived MFAP5-stimulated motility of ovarian cancer cells”“Recombinant MFAP5-increased ovarian cancer cell motility”“MFAP5-stimulated ovarian cancer cell invasion”及Figure 2
Matrigel plug体内侵袭模型
6周龄雌性nude小鼠、每只500 µl Matrigel混合物、1×10^6个癌细胞、A224和OVCA432分别48和72小时收获、每组每种细胞系n=10
阅读提示:Methods“MFAP5 stimulated cancer cell migration and invasion in vivo”及Figure 2E–2G
原位瘤Mfap5沉默治疗实验
OVCA432ip细胞左卵巢注射、siRNA/壳聚糖纳米颗粒尾静脉每周两次共7周、每组N=9–10、第6周生物发光检测、第8周解剖
阅读提示:Methods“In vivo Mfap5 silencing-reduced tumor growth and metastasis”及Figure 3
信号通路机制实验
recMFAP5 200 ng/mL、BAPTA/AM 10 µM预处理1小时、各通路抑制剂种类与使用、TNNC1 siRNA、Fluo-4 AM负载及独立重复3次;各抑制剂具体浓度文中未明确说明
阅读提示:Methods“Signaling mechanism underlying MFAP5's effect on cancer cells”“MFAP5-stimulated calcium-dependent F-actin rearrangement”“Traction force microscopy”“[Ca2+]i measurement”及Supplementary Figs. 5–7
TNNC1临床相关性分析
107例HGSC FFPE样本、anti-TNNC1抗体1:100、评分方法、Spearman相关及校正年龄和减瘤状态的Cox回归
阅读提示:Methods“Immunohistochemical analysis”及Figure 7B–7D