转录组测序技术应用于癌症的研究早已不再新鲜,但是到目前为止仍然是一种不可或缺的研究工具,近些年几乎所有的癌症机制研究中都能看到转录组的身影,那么如何合理的利用转录组数据来研究肿瘤呢,今天小编解析一篇最新发表的安诺合作文章供大家参考。 文献名称:The Role of CHK1 Varies with the Status of Oestrogen-receptor and Progesterone-receptor in the Targeted Therapy for Breast Cancer发表时间:2020.02.21发表期刊:International Journal of Biological Sciences(4.067)合作单位:山东大学
文章简介 分子靶向干预被认为是乳腺癌治疗的有效策略,近年来,越来越多的肿瘤治疗研究集中在CHK1(检测点激酶1)抑制剂联合化疗及其单药抗肿瘤作用方面,然而,CHK1抑制剂在乳腺癌中的应用受到肿瘤异质性的限制,如何在具有异质性分子特征的乳腺癌中选择有效的应用方法尚不清楚。该研究发现在ER−/PR−/HER2−乳腺癌中,抑制CHK1可增强阿霉素(ADR)的化疗敏感性。然而在ER+/PR+/HER2−乳腺癌中,抑制CHK1不能增强对ADR毒性的敏感性,但是抑制CHK1对ER+/PR+/HER2−乳腺癌具有单药抗肿瘤活性。CHK1的可变作用决定了CHK1抑制剂在ER/PR异质性乳腺癌中的应用。 CHK1在乳腺癌靶向治疗中的作用
研究结果 套路一:避免“落地成盒”,先找“枪”——充分利用公用数据库找出研究目标! CHK1在乳腺癌中高表达,与患者生存期和ER/PR状态相关 作者首先通过分析TCGA和GTEx数据库中已发表的资料,发现CHK1在乳腺癌组织中的表达明显高于癌旁组织(图1A)。再使用Kaplan-Meier Plotter进行生存分析,发现CHK1水平低预示着乳腺癌的总体存活率(图1B)和无复发存活率(图1C)较好。进一步分析TCGA中与CHK1、ER、PR和HER2共表达的基因,发现CHK1与涉及ER/PR状态的肿瘤异质性有潜在的关系。因此,作者选择ER−/PR−/HER2−(MDA-MB-231,MDA-MB-468)和ER+/PR+/HER2−(MCF-7,T47D)进行下一步的研究。
图1 CHK1与患者生存和ER/PR状态相关
套路二:“听枪声”、“看脚步”,辨明威胁来源——敲除/过表达试验定向验证! 敲除CHk1基因可增强ER−/PR−/HER2−乳腺癌对阿霉素的敏感性 通过分析Kaplan Meier Plotter的数据,发现对于接受化疗的乳腺癌患者,CHK1水平低的患者出现了较高的无复发生存率。进行细胞转染实验和基因表达检测,发现敲除CHK1基因增强了ADR诱导的细胞毒性,而过表达CHK1会显著降低ADR的细胞毒性。然而对MCF-7和T47D癌细胞的影响没有显著差异。再通过细胞耐药实验和流式细胞术,发现沉默CHK1可提高ADR诱导的MDA-MB-231和MDA-MB-231/ADR细胞的凋亡率(图2)。即敲除CHK1可以增强ER−/PR−/HER2−乳腺癌对阿霉素的敏感性。 图2 沉默CHK1提高ADR诱导的MDA-MB-231和MDA-MB-231/ADR细胞的凋亡率
套路三:“长枪”配“高倍镜”才能发挥威力——RT-qPCR与Western blot的完美结合 ADR激活CHK1取决于ER/PR状态 为了了解CHK1抑制对阿霉素毒性的增敏作用在ER−/PR−/HER2−和ER+/PR+/HER2−细胞中不同的原因,作者用RT-qPCR和Western blot检测了CHK1的mRNA、蛋白和化学修饰的水平。发现正是ADR对CHK1转录水平的调控改变了CHK1在ER−/PR−/HER2−和ER+/PR+/HER2−癌细胞中的作用。
套路四:每一个“空投”都是一个主战场——RNA-Seq与Western blot的碰撞火花四溅! ADR可抑制或增强CENPF对CHK1的转录调控 利用RNA-Seq数据对差异表达mRNA分析(图3A),并结合Western blot结果,发现抑制CHK1能显著增加ER−/PR−/HER2−癌细胞中IP10蛋白的表达。通过GO富集分析 (图3H)和Western blot分析,发现ADR可诱导CHK1下游基因的扩增。 图3 RNA-Seq差异基因分析及GO富集分析
进一步研究发现CENPF-CHK1在乳腺癌中存在转录调控,即CENPF沉默会导致CHK1蛋白减少,而ADR可抑制ER+/PR+/HER2−癌细胞中的CENPF-CHK1转录调控,增强ER−/PR−/HER2−癌细胞中的CENPF-CHK1转录调控。
图4 GO富集分析以及蛋白网络分析
套路五:“烟雾”才是吃鸡的灵魂,多备点烟雾总能绝处逢生——公用数据的多次挖掘! 抑制CHK1可以促进ER+/PR+/HER2−乳腺癌细胞凋亡 对TCGA数据的分析发现,乳腺癌中细胞增殖的标志物MKI67与CHK1呈显著正相关。通过细胞实验,发现CHK1的抑制会导致ER+/PR+/HER2−乳腺癌细胞的增殖显著减弱,但在ER−/PR−/HER2−乳腺癌细胞中,敲除CHK1与细胞增殖无明显相关性。
研究结论 综上所述,该研究从表型和机制两个方面论证了CHK1与ER/PR状态相关的作用。CHK1作用的转换主要取决于ER/PR状态,这决定了CHK1抑制剂在ER/PR异质性乳腺癌中的应用。该研究为治疗乳腺癌提供了一种新思路。
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