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目的: 肺癌是近二十年来世界上发病率、死亡率增长最快的恶性肿瘤,据统计,在欧美发达国家和我国大城市中,肺癌已位居男性恶性肿瘤发病率、死亡率的首位,女性恶性肿瘤发病率的第二位,死亡率的第一位,且目前仍呈不断上升的趋势。由于肺癌起病隐匿,早期缺乏特异性诊断手段,而且易发生侵袭转移,是导致肺癌治疗失败的主要原因,因此探讨影响肺癌发生的机制,尽早给予干预治疗,抑制肿瘤的生长及转移的发生就成为研究的重点。 最近发现研究发现泛素——蛋白酶体途径与癌相关性脱调控有关,参与癌性转化、肿瘤进展、免疫监控逃逸及抗药性等真核细胞的许多代谢过程。因此,这种途径可能是肿瘤异常调节机制的重要靶点。小泛素相关修饰蛋白(SUMO)是一种类泛素蛋白,广泛存在于真核生物中,与泛素化靶向降解蛋白质不同,SUMO化修饰参与了更为广泛的细胞内代谢途径,在调控蛋白质的稳定性,蛋白-蛋白之间的相互作用,转录活性及细胞定位等方面发挥者重要作用。近年来研究发现多种转录因子和转录辅助因子均能被SUMO化,其中包括与肿瘤关系密切的转录因子c-Jun,P53,组蛋白脱乙酰酶HDACs,说明这种翻译后修饰在基因的转录调控中起非常重要的作用,表明与肿瘤的发生密切相关。 SUMO共价连接到靶蛋白上需要一系列酶的级联反应,其中SUMO唯一的接合酶E2—Ubc9可以识别特异的靶蛋白位点,在SUMO化修饰中起重要作用。有研究表明,Ubc9在许多肿瘤组织中高表达,例如,通过基因微阵列分析发现Ubc9在肺腺癌组织中过表达,通过半定量RT-PCR及免疫组化研究发现Ubc9在卵巢癌上皮组织中过表达,而且Ubc9在人黑色素细胞瘤的转移淋巴结中高表达,最新的研究表明在乳腺癌细胞MCF-7中Ubc9可以诱导凋亡因子Bcl-2表达,从而解释了异位表达的Ubc9可以促进肿瘤的增殖,这些结果提示Ubc9与肿瘤的增殖和调亡相关,可能成为肿瘤治疗的靶目标。但是Ubc9在肺癌中的表达情况及其具体的作用目前报道甚少,Ubc9是否影响肿瘤细胞的其他特性,如侵袭和转移的能力,目前相关研究甚少。本研究探讨了Ubc9是否可以影响肺癌细胞的侵袭性。 基于此,本研究拟首先探明Ubc9在临床肺癌病理组织中的表达情况,明确其可能的临床意义,进一步采用基因转染的方法,利用真核表达载体,对Ubc9基因在人肺癌细胞NCI-H446中的高表达所产生的肿瘤特性的改变进行了研究。通过将稳定转染Ubc9基因的肺癌NCI-H446接种于裸鼠,观察Ubc9基因对肺癌细胞的体内成瘤性及转移性的影响,进一步明确Ubc9与肺癌发生、发展的关系。 方法: 1、免疫组织化学法观察人临床肺癌标本中Ubc9的表达情况 2、实时定量PCR(Real time quantitative PCR,RT-qPCR)检测人肺癌组织中Ubc9的mRNA表达水平 (1)提取肺癌组织中总RNA (2)根据人Ubc9和GAPDH基因的基因序列(Genebank登录号分别为:NM_003345和NM_002046),按Beacon Designer3.0软件设计二者的引物 (3)标准品质粒(pUCmT-Ubc9和pUCmT-GAPDH)的构建 ①以人肺癌组织cDNA为模板,PCR扩增Ubc9、GAPDH基因片段 ②按照DNA凝胶回收试剂盒(V-gene)说明书进行PCR产物回收 ③PCR产物和载体pUCmT的连接 ④感受态细菌的制备、重组质粒的转化、筛选和鉴定 ⑤重组质粒的测序鉴定 (4)采用ExScriptTMRT-PCR Kit合成肺癌组织的cDNA (5)实时定量PCR采用SybrGreen法,以GAPDH为内参照,进行双标准曲线法进行相对定量。 3、RT-PCR检测不同肺癌细胞株中Ubc9 mRNA表达情况 4、蛋白质免疫印迹(Western blot)方法检测不同肺癌细胞株中Ubc9表达情况 5、肿瘤细胞侵袭试验分析不同肺癌细胞株的侵袭迁移能力 6、建立稳定表达Ubc9蛋白的肺癌细胞NCI-H446细胞,观察其粘附和侵袭能力的改变 (1)提取Invitrogen公司载体pEGFP-N1质粒DNA,双酶切回收酶切产物 (2)根据Ubc9基因的基因序列,考虑定向克隆的需要,分别设计带有接头序列的上游引物和下游引物,从NCI-H446细胞DNA中利用PCR技术扩增Ubc9基因ORF (3)将Ubc9基因ORF定向克隆至pEGFP-N1,命名为pEGFPN1-Ubc9 (4)通过在多克隆位点两端进行测序,验证pEGFPN1-Ubc9读码框的正确性 (5)利用无内毒素型超纯质粒DNA中量制备试剂盒,提取无内毒素型质粒DNA,准备转染 (6)利用Fugene TM6 transfection reagent,对NCI-H446细胞进行转染,通过10-14天的G418筛选,挑取单克隆,扩大培养,形成能够稳定传代的细胞克隆株 (7)利用Ubc9的抗体,用Western blot方法检测Ubc9-EGFP融合蛋白的表达,以此来鉴定转染成功的单克隆细胞株;荧光显微镜观察活细胞中Ubc9-EGFPP融合蛋白的表达 (8)利用肿瘤细胞粘附试验和侵袭迁移试验观察转染后的NCI-H446细胞的粘附和侵袭迁移能力的改变 7、观察稳定转染Ubc9基因的NCI-H446肺癌细胞在动物体内成瘤性及迁移性的变化 (1)扩大培养转染了Ubc9基因的NCI-H446肺癌细胞克隆株 (2)经左心室途径将肺癌细胞接种给裸鼠,接种癌细胞的小鼠按分组饲养,标注接种日期。 (3)转移瘤的检测 ①接种四周后,处死动物后,体外行预冷的4%多聚甲醛灌注固定,观察动物体内肺、肝、及腹腔等器官成瘤情况 ②利用HE染色观察形成肿瘤的形态 结果: 1、免疫组织化学染色结果表明:在小细胞肺癌、肺鳞癌和肺腺癌中均有Ubc9阳性表达,用Image-pro Plus6.0图像分析软件对免疫组化的结果进行定量分析,结果同样发现Ubc9在肺癌组织中的表达水平明显高于非癌变的肺组织,并且在非小细胞癌中的表达水平高于小细胞癌,有统计学差异(P<0.05)。68(68%)例Ubc9高表达的肺癌患者淋巴结转移数目为9±2.33,而32(32%)例Ubc9低表达的肺癌患者淋巴结转移数目为3±3.54,做完全随机资料的方差分析,二者差异性显著(P<0.05)。 2、Real-time PCR检测了人肺癌不同病理组织类型和非癌变肺组织中Ubc9mRNA表达,结果表明,Ubc9 mRNA在非癌变肺组织及发生癌变的肺组织中均有表达,但其表达水平存在明显的差异性,并且在不同的组织类型中也存在表达差异:Real-time PCR结果显示肺癌组织中Ubc9mRNA表达水平高于非癌变肺组织,非小细胞肺癌组织中的表达水平高于小细胞肺癌组织,有统计学差异(P<0.05) 3、利用RT-PCR和western blot试验分析了不同肺癌细胞株中Ubc9的表达水平,并与其肿瘤细胞侵袭迁移试验结果进行对比分析,结果发现小细胞肺癌细胞NCI-H446的侵袭迁移能力明显低于其他的肺癌细胞株,而且试验结果提示细胞中Ubc9的表达水平高,则该细胞的侵袭迁移能力相对强。 4、成功构建真核表达载体pEGFPN1-Ubc9,利用Invitrogen公司的真核表达载体pEGFPN1,构建了真核表达载体pEGFPN1-Ubc9,使得所表达融合蛋白的N-末端连接有EGFP,可以为下一步的利用荧光显微镜观察提供方便。 5、得到稳定表达Ubc9基因的NCI-H446肺癌细胞克隆株。 6、Ubc9基因的外源性表达可以促进NCI-H446肺癌细胞的侵袭迁移能力及细胞粘附能力。 7、转染Ubc9基因的NCI-H446肺癌细胞在动物体内成瘤性及迁移性的变化 (1)经左心室途径将NCI-H446肺癌细胞接种给裸鼠,大约四周左右可以在裸鼠的肺内观察到大小不等、散在分布的肿瘤结节。 (2)将稳定表达Ubc9基因的NCI-H446肺癌细胞克隆株扩大培养后经左心室途径接种给裸鼠,明显缩短了裸鼠肺内肿瘤形成的时间(最早可以两周左右在肺内看到肿瘤结节),且肿瘤结节数目明显增加。同时出现肺外器官的转移瘤,在肝脏和腹腔内均有肿瘤结节出现。 (3)利用HE染色观察肿瘤结节的组织形态学情况,可见转染Ubc9的NCI-H446的细胞在肺内形成典型的小细胞肺癌细胞的实体肿块,具有小细胞肺癌细胞的病理特点:细胞呈淋巴细胞状,核大,胞浆少,形似裸核。由于核大,小细胞肺癌细胞几乎都呈深蓝色,聚集成灶 结论: 1、Ubc9在肺癌组织中的表达水平较非癌变肺组织明显增高,并且在非小细胞肺癌中的表达水平高于小细胞肺癌;与肺癌的淋巴结转移程度具有一定的相关性。Ubc9表达水平可能与在肺癌细胞的侵袭迁移能力有关。 2、获得了Ubc9基因稳定转染的人小细胞肺癌细胞NCI-H446细胞克隆,从而可以在细胞和分子水平研究Ubc9基因的功能。Ubc9基因在NCI-H446细胞中的外源性表达可以增强NCI-H446细胞的粘附能力及侵袭迁移能力。 3、表达外源性Ubc9的肺癌细胞NCI-H446细胞在裸鼠体内形成肿瘤的能力增强,发生转移的能力明显增强,说明Ubc9可以影响体内肺癌细胞的成瘤性和转移性。