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研究背景:
胰岛素样生长因子结合蛋白7(insulin like growth factor binding protein 7,IGFBP7)是胰岛素样生长因子结合蛋白超家族(IGFBPs)中一名新成员,它能与胰岛素样生长因子(IGFs)相结合,携带、转运IGFs,延长IGFs的半衰期,调控IGFs的生物活性。更为重要的是,IGFBP7具有许多不依赖于IGF的生物作用,可参与多种类型的组织细胞的生长、发育、分化、衰老与癌变等病理生理学过程。IGFBP7新近被认为在多种不同的肿瘤中普遍具有肿瘤抑制基因的功能。已经有研究表明IGFBP7在结肠癌、前列腺癌、膀胱癌、乳腺癌和黑色素瘤等肿瘤组织中表达降低或者缺失。但IGFBP7在甲状腺癌中的表达情况及其生物学功能却未见文章报道。
研究目的和方法:
1、通过免疫组织化学技术检测IGFBP7在甲状腺良性腺瘤、甲状腺乳头状癌、甲状腺滤泡状癌和未分化癌中的表达情况。
2、将逆转录病毒载体pMSCV-puro-IGFBP7导入两株IGFBP7表达缺失的甲状腺未分化癌细胞系(FRO和ARO)和一株表达IGFBP7的甲状腺滤泡状癌细胞系(WRO)中,构建稳定高表达IGFBP7的甲状腺癌细胞;使用RNAi技术沉默WRO细胞IGFBP7的表达,构建低表达IGFBP7细胞系。首先使用MTT法、BrdU掺入实验和平板克隆实验比较高表达和低表达IGFBP7对甲状腺癌细胞体外增殖速率的影响。最后将上述甲状腺癌细胞系接种于裸鼠皮下,比较高表达和低表达IGFBP7对甲状腺癌细胞在体内形成的肿瘤的生长速度的影响。
3、通过流式细胞技术检测高表达和低表达IGFBP7对甲状腺癌细胞的细胞周期的影响;通过Western blot技术检测细胞周期相关蛋白的变化。最后用Western blot技术和AKT激酶活性测定技术检测高表达和低表达IGFBP7对甲状腺癌细胞AKT活性水平的影响。
实验结果:
1、不同类型的甲状腺肿瘤的IGFBP7免疫组化染色实验表明:相较于正常甲状腺组织和良性甲状腺腺瘤,IGFBP7在甲状腺滤泡状癌和未分化癌肿瘤组织中表达水平明显降低甚至缺失;与典型的甲状腺乳头状癌相比,IGFBP7在甲状腺滤泡变异型乳头状癌表达明显下调。
2、经过Western blot验证表明高表达IGFBP7和降低IGFBP7表达的甲状腺癌细胞系构建成功。MTT实验表明高表达IGFBP7降低了甲状腺癌细胞的增殖速度;平板克隆实验表明高表达IGFBP7抑制了甲状腺癌细胞在细胞培养皿上形成克隆的能力。进一步的体内实验表明高表达IGFBP7能够使裸鼠异种甲状腺癌移植瘤的生长速度减慢。而低表达IGFBP7则促进了甲状腺癌细胞体外和体内的增殖能力。
3、流式细胞技术表明高表达IGFBP7使甲状腺癌细胞ARO、FRO和WRO处于G0/G1期的细胞增加,而处于S期的细胞减少;降低IGFBP7的表达则促进了肿瘤细胞由G0期进入S期。高表达IGFBP7使两个细胞周期抑制蛋白p27Kip1和p21CiP1的表达上调;并且AKT激酶活性检测技术表明IGFBP7能够下调甲状腺癌细胞AKT的活性;提示IGFBP7通过下调AKT的活性从而发挥其抑制肿瘤细胞增殖能力的功能。
结论:
IGFBP7的表达下调甚至缺失可能是甲状腺癌细胞异常增生的原因之一。重新表达IGFBP7可以在体外和体内显著抑制甲状腺癌细胞的增殖。通过进一步的机制研究发现IGFBP7抑制甲状腺癌细胞增殖的机制是通过下调甲状腺癌细胞AKT的活性,导致细胞周期抑制物p27Kip1和p21Cip1表达水平上升。本文首次阐述了IGFBP7抑制甲状腺癌细胞增殖的生物学功能及相关分子机制,提示IGFBP7基因可能成为有价值的甲状腺癌分子治疗的潜在靶点。