高分文章里面数据图片质量一定好吗?不一定。
今天就推荐一篇癌症干细胞方面的研究论文,发表在10分以上的杂志J Exp Clin Cancer Res上。图片水平嘛,赶不上4、5分的文章,不信?一起见识下。
文章是韩国的研究人员刚发表的,题目:TMPRSS4 promotes cancer stem-likeproperties in prostate cancer cells through upregulation of SOX2 by SLUG and TWIST1(TMPRSS4 通过SLUG和 TWIST1 上调 SOX2 来促进前列腺癌细胞中的癌症干细胞样特性)。
这篇文章思路很简单,作者从癌症转移开始谈起,癌症转移中有一类癌症转移因子的蛋白,在癌症迁移和侵袭中发挥作用,并且还能够维持癌细胞的“自我更新”特性,SLUG就是一种转移因子,并且SLUG在多种癌细胞中高表达。除了SLUG蛋白以外,另外一种转录因子TWIST1也能够调控癌细胞的侵袭和转移,报道显示TMPRSS4能够促进癌细胞迁移侵袭,作者前期也证明TMPRSS4能够通过上调SLUG激活MAPKs信号通路。因此作者思考,TMPRSS4或许能通过多种细胞功能影响癌症进展中的侵袭性。而这篇文章作者通过数据证明TMPRSS4通过促进SLUG和TWIST1来影响癌细胞的“干性“。
本文研究思路
1. TMPRSS4促进前列腺癌细胞增殖
作者首先检测了在癌细胞中过表达TMPRSS4能够促进细胞数量的增多(图1A);然后又检测到14天后癌细胞集落增大(图1B);接着通过WB检测到过表达TMPRSS4的癌细胞E-Cadherin降低,而一些细胞增殖、细胞周期、干性相关蛋白含量增加(图1C);此外,通过细胞黏附能力检测,发现过表达TMPRSS4的细胞粘附性提高(图1D).
图1 TMPRSS4促进前列腺癌细胞的非锚定生长
2. TMPRSS4利于癌细胞耐药
在没有血清的培养条件下,孵育7天以诱导细胞凋亡,发现过表达TMPRSS4的细胞存活率高于对照组(图2A);细胞凋亡检测也表面过表达TMPRSS4的细胞凋亡较对照组低(图2B);作者为了检测癌细胞的转移能力是否改变,将细胞注射进小鼠静脉,过一段时间检测肺脏中的癌细胞DNA含量,结果显示过表达TMPRSS4的细胞能够更多的进入肺脏(图2C);作者又用几种抗肿瘤药物处理细胞,结果显示过表达TMPRSS4的细胞存活力更好(图2D).
图2 TMPRSS4促进癌细胞抵抗凋亡和化疗药物
3. TMPRSS4促进肿瘤细胞团形成,并上调干细胞相关因子表达
干细胞在悬浮条件下能够形成“细胞球/团“, 这是干细胞的一个特性。为了验证过表达TMPRSS4后能否影响癌细胞干性,作者在细胞球形成实验中发现过表达TMPRSS4后形成了更多的细胞球(图3A);此外在检测干细胞相关的因子表达情况中也发现TMPRSS4过表达的细胞能够促进干细胞相关的指标ALDH (图3B)和SOX2、BMI1和SLUG及TWIST1的表达量提高(图3C)。甚至在不同的细胞也检测到类似的情况(图3C-D);在敲低TMPRSS4后,得到了和超表达TMPRSS4相反的结果(图F-I)。说明TMPRSS4能够促进癌细胞的干性。
图3 TMPRSS4能够促进癌细胞球体形成并且上调干性相关基因
4. SLUG和TWIST1在介导TMPRSS4促进干细胞特性中是必须的
TMPRSS4诱导的ALDH活性(图4A)和细胞存活(图4B)在敲低SLUG和TWIST1后显著降低,并且WB检测发现细胞干性指标如SOX2也降低(图4C);在敲低SOX2后,TMPRSS4诱导的ALDH活性降低(图4D),WB结果还显示敲低BMI能够促进SOX2的表达(图4E).这些结果提示,SLUG和TWIST1在TMPRSS4诱导癌细胞维持干性中发挥关键作用。
图4
SLUG和TWIST1对TMPRSS4调节的ALDH活性是必须的,并且这两个蛋白也能帮助癌细胞抵抗凋亡
5. SLUG在蛋白水平上调SOX2的表达,促进干性
为了弄清SLUG是如何影响癌细胞干性的,作者在癌细胞和293T细胞中分别过表达和敲低SLUG,结果显示过表达SLUG能够促进干细胞相关基因SOX2、TWIST1、BMI1和CD133表达量提升,敲低后显示这些蛋白表达量减少(图5A-B);在q-PCR实验中也发现敲低SLUG后能够引起SNAL2和SOX2 mRNA含量减少(图5C);此外,在启动子结合活性实验中发现,是TWIST1而不是SLUG引起SOX2启动子活性改变(图5D),提示SLUG诱导SOX2转录需要TWIST1介导。通过免疫共沉淀实验发现SLUG能够和SOX2互作(图5F);用蛋白酶抑制剂处理细胞后,发现即便敲低SLUG,SOX2的蛋白水平也未降低(图5E),这提示SLUG上调SOX2的含量可能是由于结合后SLUG后导致SOX2更稳定的存在。
图5 SLUG能够稳定SOX2的存在,导致ALDH活性和抵抗凋亡
6. WIST1 通过 E-box 上调SOX2 转录,有助于干性
和前面结果5中,SLUG对干性的影响类似,作者又用类似的敲低和过表达检测了WIST1对下游SOX2的影响(图6A-H)。不同的是在检测WIST1发挥功能的机制时,找到了TWIST1能够和SOX2启动子的特定区域结合(图6E,F).这些结果说明WIST1在诱导SOX2表达量提高是由于和其启动子结合,增加了其转录水平。
图6 TWIST1 通过 E-box 上调 SOX2 转录元素,有助于干性
7. TMPRSS4、SOX2、SNAI2和 TWIST1 在前列腺癌患者中的表达
本篇文章中主要涉及了TMPRSS4、SOX2、SNAI2 和 TWIST1几个蛋白,这些蛋白在临床中又是什么表达量,为此,作者借助数据库作者进行了这些基因表达量的相关性分析,结果显示TMPRSS4的转录水平和SOX2、PROM1、SNAI2和ALDH1A1相关性比较高(图7A);并且TWIST1的表达量也和SOX2高度相关(图7B);并且发现TWIST2, SNAI1, SNAI2,和 SNAI3的表达量与SOX2相关性比较低,并且ZEB1和ZEB2和SOX2的表达量还存在负相关(图7C);而SNAI2的表达量和TWIST1正相关(图7D). 这些结果说明在临床中,可能也存在TMPRSS4-TWIST1-SOX2的调控关系轴。
图7 TMPRSS4、SNAI2、TWIST1、SOX2在前列腺癌患者中表达的临床意义
这篇文章整体思路并不复杂,甚至数据做的也比较普通。但是能够看到的优点是,作者抓住干细胞这个热点,不同于研究一个蛋白对癌细胞迁移能力和侵袭能力,作者选取的同样是影响癌细胞迁移和侵袭能力的蛋白,但是研究的重点却放在了该蛋白对癌细胞“干性“的调控。数据量和发表的期刊对比,算是性价比不错的一个研究。
2021年度国自然医学部国自32大科研热点的中标数统计如下:
2022热点 | 2021年医学部总中标数 | 2022热点 | 2021年医学部总中标数 |
免疫调控 | 852 | 细胞焦亡 | 118 |
血管生成、重构 | 531 | 代谢重编程 | 118 |
线粒体 | 485 | 单细胞测序 | 105 |
外泌体 | 430 | DNA甲基化 | 97 |
miRNA | 413 | 组蛋白修饰 | 80 |
干细胞 | 371 | 内质网 | 76 |
lncRNA | 371 | 炎性小体 | 76 |
细胞自噬 | 358 | 中性粒细胞诱捕网 | 67 |
肠道菌群 | 312 | 糖酵解 | 55 |
circRNA | 287 | 氧化应激 | 46 |
m6A、m5C、m7G | 270 | 类器官 | 46 |
铁死亡 | 257 | 超级增强子 | 25 |
转录调控 | 232 | 精氨酸甲基化 | 25 |
缺氧、低氧 | 211 | 相分离 | 21 |
泛素化 | 186 | 乳酸化修饰 | 21 |
乙酰化 | 135 | 迁移体 | 4 |
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