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通过整合基因组分析以鉴定肺肿瘤内皮细胞异质性和血管生成候选物

2021-01-07 11:35
科研菌
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为了探讨蛋白质水平上TECs中胶原蛋白修饰酶是否上调,作者对来自肺,肾和结直肠(CRC)肿瘤和结直肠肝转移的144个预期收集的TEC和NEC样本的内部生成队列进行了蛋白质组学分析 (CRCLM)。

在来自NSCLC患者(n = 27例)的TECs中,LOXL2是最高上调的蛋白(> 4倍),而PLOD1和PLOD2上调了1.7倍和1.9倍(图7A)。对所有4种肿瘤类型的荟萃分析均确定了288种持续表达较高的蛋白,包括LOX、LOXL2、PLOD1和PLOD2(图7B)。

图7:A:来自NSCLC患者的TECs中蛋白质表达差异 

B:TEC中过表达的蛋白质在不同种类癌症的情况

对持续表达水平较高的蛋白质子集的GO富集分析显示,高表达蛋白质在糖酵解酶,生长和肌动蛋白细胞骨架组织以及蛋白质羟基化和交联的基因集富集(图7C和S8D)。

图7C:蛋白质的GO分析结果

作者将PLOD1,PLOD2和LOXL2以及蛋白质羟基化基因确定为高度排名的靶标,因此作者决定评估这些基因是否在功能上调节了血管的发芽。

与上述GO分析一致:

TEC中的迁移,增殖和血管发芽高于NEC(图8A-8C)。

图8A:NEC与TEC的划痕实验结果 

B:3 H-胸苷掺入试验结果

图8C:C:hcNEC和hcTEC球状体发芽的明场照片(上图)和形态定量(下图)

HUVEC中PLOD1,PLOD2或LOXL2的沉默(沉默效率> 70%–80%;图S8E)减少了EC迁移(图8D),并削弱了HUVEC椭球中的血管发芽(图8E和8F)

D:对照和PLOD1,PLOD2或LOXL2沉默(KD)EC划痕试验定量结果 

E-F:使用对照和PLOD1,PLOD2或LOXL2沉默(KD)EC进行的球状体发芽的明场照片(E)和定量(F)

米诺地尔是一种药理学上的PLOD阻断剂,可在体外减少EC迁移(图8G)。米诺地尔或赖氨酰氧化酶抑制剂β-氨基丙腈(BAPN)的施用可抑制体内角膜血管生成(图8H)。

图8G:米诺地尔对PLODs具有药理学抑制作用的EC的划痕伤口迁移试验 

H:在用媒介物(CTRL),米诺地尔或β-氨基丙腈(BAPN)干预角膜烧灼诱导的损伤后的角膜血管新生。

总体而言,作者认为功能验证表明,通过综合分析确定的靶向基因可抑制血管发芽。

小结

在这篇文章中,作者针对人类,小鼠以及培养细胞株进行表皮细胞的深入分析,确定了不同model中的EC的异质性以及保守性,在确定EC亚型的研究中,作者不单单对自身数据集进行探究,还引入了多个外部数据集对于相关结论进行验证。作者还通过使用免疫荧光染色,RNA定量荧光染色以及cytof的方法来多维度确定EC的分类。

文章的后半部分关注于肿瘤治疗中的重要话题——抗血管生成进行研究,作者首先对小鼠样本中带有的抗VEGF治疗组进行差异基因筛选构建gene signature。为了确定相应的治疗靶点,作者首先鉴定了在研究中不同model最保守的EC亚型——tip EC,对该亚型进行保守基因的计算以及验证。随后,作者对这些鉴定出来的保守基因中胶原相关酶靶点进行验证,通过多种手段及实验技术证明了胶原羟基化及交联酶在肺癌EC细胞相关的血管生成的重要性。

作者在文章最后提到本文的局限性:首先,该研究中每种EC表型的生物学作用是推定的,需要进行更进一步功能验证以探测其生物学作用。其次,需要分析更多的患者,以探究患者之间的异质性,以识别所有可能的TEC表型。第三,两种物种的肿瘤生长不同,患者来源的肿瘤表现出比小鼠更大的遗传和环境异质性,这种异质性给研究TEC表型所带来的干扰是不能忽视的。

       

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