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Oncol Lett公司。2017年10月;14(4): 4633–4640.
2017年8月14日在线发布。 数字对象标识:10.3892/ol.2017.6751
预防性维修识别码:PMC5649615
PMID:29085461

特异性基因上调和p53异质性表达TP53型-变异性上颌癌

摘要

已经证明肿瘤蛋白p53(TP53型)上颌鳞状细胞癌中的突变与无突变的癌相比,具有更强的抗药性TP53型突变。然而TP53型突变和治疗耐药性尚不清楚。作为了解有无肿瘤之间生物学差异的第一步TP53型突变&上颌鳞癌伴或不伴癌基因表达的综合分析TP53型进行突变。共有42个基因被鉴定为差异表达>4倍。使用定量聚合酶链式反应对其mRNA进行定量,结果显示18个基因高表达,3个基因低表达TP53型突变肿瘤与。TP53型野生型肿瘤。这18个基因包括8个细胞粘附(DSC3、GRHL1、EPPK1、PROM2,ANXA8、DSP、JUP、和KRT6公司B) 和四细胞生长抑制(SFN公司,CLCA2型,SAMD9公司TP6公司3) 基因。在这些基因中,DSC3,SFN公司、和CSTA公司在免疫组化染色中也显示高蛋白表达TP53型突变肿瘤。这个TP53型突变的肿瘤仅在邻近基质的肿瘤边缘的肿瘤细胞中表现出TP53蛋白的高核染色,而肿瘤内部TP53蛋白为阴性。然而,所有的肿瘤细胞TP53型野生型肿瘤表现出TP53蛋白的阳性核染色。综合研究结果表明TP53型突变肿瘤具有与肿瘤进展和恶性转化相关的表型相反的表型,并且在肿瘤内部和边缘表现出肿瘤细胞的异质性。

关键词:基因表达,上颌癌,微阵列,突变,TP53型

介绍

上颌肿瘤通常采用顺铂(CDDP)化疗结合放射治疗。尽管肿瘤在治疗过程中退化,但在大约一半的病例中,肿瘤组织病理学上仍然存在,最终对CDDP耐药的肿瘤进行了手术切除。CDDP在上颌肿瘤治疗中起着核心作用;然而,现在已经认识到存在一种CDDP抗性机制(1). 为了研究已知的化疗耐药基因是否与上颌骨癌的CDDP耐药有关,我们之前分析了治疗前上颌鳞癌活检中的基因表达。结果表明,一组基因(多药耐药蛋白1;多药耐药相关蛋白1;铜++转运,β多肽;着色性干皮病;互补组A;切除修复交叉互补鼠修复缺陷,互补组1;与治疗耐药相关的B细胞CLL/淋巴瘤2)在这些肿瘤中降低,只有肿瘤蛋白p53(TP53型)突变与抗药性有关(2).TP53型突变不仅与头颈癌的耐药有关,而且与乳腺癌、肺癌、肝癌和慢性淋巴细胞白血病的耐药有关(8). 另一方面,据报道,在小细胞肺癌或上皮性卵巢癌中没有这种关联(9,10). 因此TP53型突变和治疗耐药性不一定明确。

最近,全外显子组测序显示了头颈部鳞状细胞癌(HNSCC)的主要驱动基因。除了之前确定的TP53型、细胞周期蛋白依赖性激酶抑制剂2A、磷脂酰肌醇-4,5-二磷酸3-激酶催化亚单位α和组氨酸-tRNA合成酶基因、调节鳞状细胞分化的主要基因突变,包括notch1、干扰素调节因子6和肿瘤蛋白p63(TP63型),已被新认定为司机(11,12). 特别地,TP53型HNSCC的突变频率很高,但许多非-TP53型突变肿瘤为人乳头瘤病毒阳性(13). 这两种类型的肿瘤都可能涉及由TP53型但这些癌症之间的生物学差异尚不清楚。作为了解有无肿瘤之间生物学差异的第一步TP53型突变,本研究旨在阐明有无上颌肿瘤在基因表达水平上的差异TP53型突变。

材料和方法

样品

样本来自14名上颌癌患者(表一). 肿瘤分期和分化符合国际癌症控制联盟TNM分类(14). 研究中使用了治疗前的上颌肿瘤活检标本。本研究由尼翁大学医学院伦理委员会批准,符合《赫尔辛基宣言》(2013)。所有患者均获得知情同意。

表一。

临床病理特征和TP53型14例上颌鳞状细胞癌的突变。

案例年龄性别阶段b条等级b条TP53型突变c
1吨46F类2
M6毫米55M(M)1
平方米55M(M)2
M11型58M(M)2
7吨60M(M)2
M5级64M(M)
M9型73M(M)1第190页
M8(M8)64M(M)1285K平方公里
M1级63M(M)2R280S型
M10型64M(M)2c.782+1G>安
M13型51M(M)R156AfsX14型
M12型80M(M)四、A2c.782+1G>安
M14型67M(M)四、A2Y220C型
8吨65M(M)四、A2193年H1R
用于全面基因分析的案例。
b条基于TMN恶性肿瘤分类(第7版)(14).
c仅在M9情况下删除野生型序列。

TP53突变分析

如前所述提取总RNA,并用作cDNA合成的模板(2). 合成的cDNA用于对TP53型如前所述的基因。通过Sanger测序分析PCR产物的序列(2).

综合基因表达分析

对5名患者进行了全面的基因表达分析,每个患者都有或没有TP53型突变(表一). 根据Affymetrix手册,从总RNA合成生物素标记的cRNA。使用基因芯片人类基因组U133 Plus 2.0阵列(Affymetrix,加州圣克拉拉)进行杂交。使用基因芯片流体站400(Affymetrix公司,美国加利福尼亚州圣克拉拉)和扫描仪3000(Affmetrix公司)进行检测。使用GeneChip Operating Software(Affymetrix,Inc.)和GeneSpring v7(Silicon Genetics,Redwood City,CA,USA)进行分析;输出数据按芯片和基因归一化。TP53突变(+)和(−)之间差异表达>3倍的基因,通常使用两种参数检验(Student’s t检验和Welch’s t检测)确定,被用作差异表达的候选基因(图1).

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上颌鳞癌有无基因表达综合分析流程图TP53型突变。对两组患者进行了比较TP53型使用每组5个微阵列进行突变。在10个微阵列中,至少有一个具有标记的探针有33842个。两组之间差异表达≥3倍的探针数量分别为421个探针和441个探针。在所有5个微阵列上,具有3倍以上差异表达标志的探针数量分别为148和189。在检查重叠后,有92个探针指示较高的表达,30个探针指示较低的基因表达TP53型突变肿瘤与非突变肿瘤的比较-TP53型突变肿瘤。

mRNA定量

如前所述,使用SYBR-Green实时PCR Master Mix(Life Technologies,Frederick,MD,USA)进行定量PCR(qPCR)检测(2). 基因表达水平根据甘油醛-3-磷酸脱氢酶(GAPDH)mRNA标准化。表二列出了使用的引物序列。

表二。

本研究中用于定量聚合酶链反应分析的引物序列。

底漆顺序

基因正向(5′-3′)反向(5′-3′)
CSTA公司ACGGAAATTGGAAGCTGTG公司TTTGTCCGGGAAGACTTTG公司
SFN公司CAGGCTACTCTCCCCTCCT公司TCAATCTCGGTCTTGCACTG公司
DSC3ATTGCAGTCTGATTCTCTGCC公司ACGTTTGTAGGGGAGCACAC公司
GRHL1型GCTAGTATCAGTCAGATGCA公司gaaggcctgatgcgtgata公司
EPPK1型TCAGCTCACATAATCACG公司ACATGGCCTGGTAGATGCTC公司
可编程只读存储器2CTGATCCCAGCATCTT公司ACCAGATCACTCCCCACAAGG公司
ANXA8公司AGCTGGTCACAGAGTCTCCT公司GCTGCTGAAGGATGTGTGTT公司
CLCA2型TACCTCTTTGCTATTTGTTA公司GCTGCTTTGATGAGAGTAGA公司
SAMD9公司GACATTATGGCCTGGAAGT公司TGTGAATTTCCCCTTTCTGG公司
PRRG4项目aaatttgtcagttgcttaac公司啊啊啊啊啊啊
数字信号处理器TAGGAGAAAATTACCTCCC公司GAAAAGATTGCGCTGTCAT公司
二层RL1GCCACTTAGAATAGCATTG公司GATGTGTCCAAACCTCTG
S100A2型ATGAGTGGGAATGGCAAGAG公司GCAGAGACACAGAGAAG公司
MAST4(质量4)TCTCCTCTGTGGGAAGGA公司GCCATCTTTGTGGTTCGTT公司
JUP公司AACCAGCTCGGAAGAGA公司GTGTCCAGGTCGGTGTGTATT公司
SCD公司TGTTCGTTGCCACTTTCGTAGTTGGAAGCCTCACC公司
TP63型GAGGTTGTGTTCAT公司GAGGATATTCGTGGAGCTG公司
韩国T6BtgcgaattccttttttagttTAATGGGCAGGATGTTAGC公司
SFRP4系统GACTTCCGACTTCCTACAG公司TCTGTACCAAAGGGCAACC公司
HMCN1号机组ATCAGCTGAACCACTTATGA(阿塔卡特加)AAACCAACCTGTCCACTG公司
MEST公司GAATCGATCTGGTCGCTTA公司CATCAGTCGTGGAGGATGG公司
GAPDH公司GGTCGGTCAACGGATTTG公司GGATCTCTCCTCCTGGAAGAT公司

免疫组织化学(IHC)

将活检组织固定在福尔马林中并嵌入石蜡中,然后制备4-µm薄片。采用4例p53野生型(1T、M11、7T、M5)和4例p5突变型(M9、M8、M13、8T)。在脱蜡和去除内源性过氧化物酶后,在600 W微波炉中使用柠檬酸缓冲液(pH 6)进行抗原活化5分钟[半胱氨酸a(CSTA)、斯特拉芬(SFN)或高压釜进行5分钟地莫考林3(DSC3)]。

使用的主要抗体为兔多克隆抗人CSTA IgG(0.1µg/ml,HPA001031;Atlas antibodies AB,瑞典斯德哥尔摩)、小鼠单克隆抗人14-3-3σIgG1克隆1.N.6(1µg/ml,GTX14123;GeneTex,加州欧文,美国)、小鼠单克隆抗人结膜糖蛋白3 IgG1-克隆Dsc3-U114(0.05µg/m1,61093;Progen Biotech,Heidelberg,德国)和小鼠单克隆抗人p53 IgG2b克隆DO-7(0.69µg/ml,M7001;Dako,Glostrup,丹麦)。反应在4°C下进行过夜。二级抗体使用Histofine Simple Stain MAX-PO(R)试剂盒或MAX-PO(M)试剂盒(日本东京日立)。切片用二氨基联苯胺染色,细胞核用苏木精染色。

统计分析

使用Mann-Whitney U检验比较TP53突变和未突变两组的年龄、分期、分级和mRNA表达水平。P<0.05被认为表明存在统计学上的显著差异。

结果

TP53突变与非TP53突变上颌癌的临床病理特征

14名患者中有8名患有TP53型突变(表一). 这些突变包括5个点突变、2个剪接异常和1个移码突变。表III有无患者临床病理特征的比较TP53型突变。肿瘤分期和分级与TP53型突变状态。然而,两者之间存在相关性TP53型突变与年龄;因此,TP53型突变阳性患者的年龄明显大于无突变的患者TP53型突变(P=0.0273)。TP53型两组间mRNA表达水平无显著差异(2).

表三。

有无上颌鳞癌临床病理特征的比较TP53型突变。

TP53型突变

功能(−)(+)P值b条
年龄56.3±6.165.9±8.40.0273
阶段0.0611
10
55
伊娃0
等级0.7047
  112
  244
  311
平均值±标准偏差
b条使用Mann-Whitney U检验进行两组比较。

TP53突变与非TP53突变上颌癌的基因表达差异

使用来自上颌癌标本的mRNA,用10个微阵列进行综合基因表达分析。结果显示,92个基因位于TP53型与非突变型肿瘤相比,突变型肿瘤的表达增加了3倍,30个基因的表达降低到约1/3-TP53型突变肿瘤(图1). 根据这122个基因的表达模式对10例患者进行了聚类分析。如所示图2,根据TP53型突变状态。为了确认这些基因的表达水平,qPCR分析了42个差异表达≥4倍的基因的mRNA表达TP53型和非-TP53型利用患者上颌鳞癌样本,根据微阵列结果进行突变肿瘤的检测。两组间有21个基因的表达存在显著差异。由于使用不同的归一化方法,其余21个基因的表达水平没有显著差异。通常通过不同的归一化方法鉴定的差异基因被认为是可靠的。图3显示了差异基因表达的代表性结果。表四列出了18个高表达基因和3个低表达基因TP53型突变肿瘤与非突变肿瘤的比较-TP53型突变肿瘤。这18个基因包括8个细胞粘附基因(DSC3; 粒头样转录因子1;epilakin 1;普罗米宁2;膜联蛋白A8;促结蛋白(数字信号处理器);连接斑球蛋白(JUP公司);和角蛋白6B)和4个细胞生长抑制基因(SFN公司,氯通道附件2,含有9的无菌α基序结构域,和TP6公司3). 因此,在TP53型与野生型肿瘤相比,突变肿瘤中抑制增殖、侵袭和转移的基因表达意外增加。

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根据122个基因的表达谱对10例上颌鳞癌进行聚类分析。基于122个差异表达≥3倍的基因表达模式的10例上颌鳞癌聚类分析TP53型突变肿瘤与非突变肿瘤(Gene Spring v7)。减号或加号表示TP53型突变。红色和绿色分别表示高表达值和低表达值。

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有(+)和无(-)上颌鳞癌中8个代表性基因的mRNA表达TP53型显示突变。显示相对mRNA表达,其中低表达组中位水平的mRNA表达值为1。通过Mann-Whitney U检验,这8个代表性基因的mRNA水平在两组之间存在显著差异。每一次差异折迭和P值如所示表四.

表四。

21个经验证的基因在TP53型突变肿瘤与非突变肿瘤。

A、 TP53突变癌基因上调

基因符号基因标题常设费用P值b条功能
CSTA公司胱抑素A148.80.0174半胱氨酸蛋白酶抑制剂
SFN公司人分层蛋白129.90.0106细胞周期停滞肿瘤进展
DSC3德斯莫科林327.30.0106桥粒
GRHL1型谷穗状120.10.0249转录因子细胞粘附
EPPK1型表皮生长因子119.90.0096细胞基质粘附
可编程只读存储器2精氨酸217.20.0176膜糖蛋白
ANXA8公司膜联蛋白A811.70.0106粘合连接
CLCA2型氯通道附件210.70.0106p53诱导的衰老
SAMD9公司含有9的无菌α基序结构域9.50.0176细胞增殖的调节
PRRG4项目富含脯氨酸的Gla 49.30.0062未知
数字信号处理器Desmoplakin公司9.30.0285桥粒
二层RL1凝血因子II受体样17.50.0062预燃烧
S100A2型S100钙结合蛋白A27.20.0176肿瘤抑制因子或启动子
桅杆4微管相关丝氨酸/苏氨酸激酶家族成员47.10.0456未知
JUP公司连接斑球蛋白5.10.0007桥粒
SCD公司硬脂酰辅酶A去饱和酶3.20.0446脂肪酸生物合成
TP63型肿瘤蛋白p632.90.0200ΔNp63:细胞生长Tap63:凋亡
韩国T6B角蛋白6B2.70.0285中间丝细胞骨架

B、 TP53突变癌基因下调

基因符号基因标题常设费用P值b条功能

SFRP4系统分泌卷曲相关蛋白4−15.40.0112Wnt信号的调节
HMCN1型半胱氨酸1−8.50.0285细胞外基质
MEST公司中胚层特异转录物同源物−6.70.0104α/β-折叠水解酶(印迹基因)
折叠式变换(FC)。
b条P值,使用Mann-Whitney U检验比较TP53+和-突变癌症组的表达。

DSC3、CSTA、SFN和TP53的IHC分析

三个差异表达最高的基因的IHC分析TP53型进行了突变和非突变肿瘤的检测。图4显示了具有代表性的染色图像。CSTA在正常副鼻窦粘膜中呈阴性,在正常副鼻窦粘膜中也呈弱染色TP53型野生型肿瘤。TP53型突变肿瘤,CSTA在整个肿瘤中强烈表达。正常鼻窦黏膜细胞膜中SFN染色强烈。突变肿瘤中的SFN染色比野生型肿瘤更强,并且更多地定位在细胞膜中而不是细胞质中。DSC3在正常鼻窦粘膜细胞膜中呈弱阳性表达。与野生型肿瘤相比,肿瘤细胞膜的染色更强,突变肿瘤的染色更强。对于所有这些基因,这些基因在蛋白质和mRNA水平上都有强烈表达TP53型突变肿瘤。

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上颌鳞癌伴或不伴CSTA、SFN、DSC3和p53表达的代表性IHC分析Tp53型突变。正常、正常的副鼻窦粘膜;TP53型突变(−),病例1T;TP53型突变(+),病例8T(CSTA,DSC3)和M9(SFN)。棒材,100µm。

用IHC检测p53蛋白的定位。正常鼻窦粘膜中p53表达为阴性,而正常鼻窦黏膜中p53的表达为阴性TP53型野生型肿瘤中,p53核表达均为阳性。免疫染色TP53型突变的肿瘤在整个肿瘤中未显示p53染色;相反,强核p53染色仅见于邻近基质边缘的肿瘤细胞。基质和肿瘤内部p53阴性。即使在治疗后的活检标本中,在肿瘤边缘的残留肿瘤中也观察到p53染色(数据未显示)。M13例(R156AfsX14)p53 IHC染色阴性,为移码突变。

讨论

这项研究发现TP53型突变和TP53型野生型上颌鳞癌肿瘤。一个特征性发现是细胞生长抑制基因的表达增加,细胞粘附基因如DSC3的表达增加TP53型突变肿瘤。高桥使用微阵列比较乳腺癌与非乳腺癌的基因表达TP53型突变(15). 他们发现,刺激细胞周期和细胞分裂的基因表达在TP53型突变肿瘤,因此表明TP53型突变是乳腺癌预后不良的因素。然而,我们的结果恰恰相反;即,我们发现包括SFN在内的8个抑癌基因在TP53型与野生型肿瘤相比,突变型肿瘤。特别是,CSTA和SFN的差异表达≥100倍,基于TP53型突变状态(表四).

CSTA是一种半胱氨酸蛋白酶抑制剂,能特异性抑制组织蛋白酶B(16). 组织蛋白酶B定位于肿瘤细胞表面并降解细胞外基质(ECM),因此参与了癌症的进展(17). 我们的研究显示CSTA在TP53型突变肿瘤,在细胞质中强烈表达。这一结果表明,过表达的CSTA可能更有效地抑制ECM降解,从而减少TP53型突变肿瘤。增加CSTA已被证明可以抑制喉癌的迁移、侵袭和增殖(18). 据报道,CSTA的表达可以减少乳腺癌的远处转移,这可能是由于半胱氨酸组织蛋白酶的抑制(19). 另一方面,CSTA增加与鼻咽癌预后较差有关(16). 因此,CSTA的疗效因肿瘤类型而异,在我们的研究中,CSTA可能与鼻咽癌的疗效相似。

SFN是一种由TP53诱导的基因,也称为14-3-3σ蛋白。SFN通过在细胞质中隔离Cdc2-cyclin B和Cdc/Cdk复合物阻止G2细胞周期进入(20,21). 基于这些功能,推测SFN是一种肿瘤抑制蛋白。此外,14-3-3σ通过增强c-Myc多泛素化和随后的降解来对抗促肿瘤代谢程序。因此,14-3-3σ低表达的肿瘤会发生癌症代谢重编程(22). 然而,SFN高表达的肿瘤也有报道(2326). SFN高表达的癌症增加了增殖和抗癌药物耐药性,因此SFN可以被视为肿瘤进展蛋白(23,24). 罗伯茨据报道,SFN与桥粒中的plakophilin-3结合,并减少plakophivin-3并入桥粒,从而减少桥粒粘附并增加细胞迁移(27). 然而,在我们的研究中,TP53型突变肿瘤与DSC3、DSP和JUP的表达增加有关,这三个基因编码桥粒结构蛋白,表明细胞粘附增加。基因在TP53型-在我们的研究中,突变肿瘤通常与粘附增加和细胞生长抑制有关。这意味着TP53型-与之相比,突变肿瘤可能增加了间质-上皮转变TP53型野生型肿瘤。间充质-上皮转化水平的差异也取决于HPV感染。据报道,与HPV阴性肿瘤相比,HPV阳性口咽鳞癌失去了上皮细胞表型(28). 其他研究也表明,HPV阳性肿瘤增加了上皮-间质转化(29,30). HPV相关致癌与TP53失活有关,因此许多非TP53突变的肿瘤是HPV阳性(13). 因此,我们关于TP53突变的上颌癌中层间质-上皮转化相关基因表达的研究结果与之前的研究结果一致,之前的研究表明HPV阳性患者的上皮细胞表型丢失。

在我们的研究中,TP53免疫染色显示无论突变状态如何,肿瘤细胞中都有强表达。染色在TP53型突变肿瘤,肿瘤中心呈阴性染色,而肿瘤边缘呈强阳性染色。这种分布不均的情况以前没有报道过。这种染色不同于TP53型全瘤均匀染色的野生型肿瘤。在突变肿瘤中,TP53在肿瘤中心的降解或合成可能受到抑制。肿瘤细胞与基质的相互作用也可能影响突变肿瘤中TP53的表达/定位。这种产生不同表型肿瘤细胞的现象可能与化疗耐药有关。事实上,突变肿瘤的消退也会随着治疗而发生。然而,与野生型肿瘤的完全消退不同,突变肿瘤有一些残留的抗药性肿瘤。这可能是由于TP53型突变肿瘤。功能增益TP53型最近研究表明,突变体的染色质调节基因上调,导致组蛋白甲基化和乙酰化的全基因组增加。敲除或药物抑制这些染色质调节基因可以显著降低癌细胞增殖(31).

突变的TP53型可以成为一种新的转录因子,导致野生型不发生的转录激活TP53型我们的研究小组已经证明这种新的转录活性确实存在。然而,本研究中表达增加的基因大多在粘附和细胞生长抑制中发挥作用。因此,这一结果表明TP53型肿瘤突变导致肿瘤表型与肿瘤进展和恶性转化相反。事实上,以SFN为代表的肿瘤抑制基因的表达已在化疗耐药的癌症中观察到。这一矛盾现象的重要性需要进一步调查。

致谢

我们感谢Miyoko Maeda和Mariko Ishibashi分别在IHC和微阵列分析方面提供的帮助。

词汇表

缩写

聚合酶链式反应聚合酶链式反应
CDDP公司顺铂
TP53型肿瘤蛋白p53
HNSCC公司头颈部鳞状细胞癌
TP63型肿瘤蛋白p63
国际控股公司免疫组织化学
CSTA公司半胱氨酸A
SFN公司分层蛋白
DSC3基质结合蛋白3
数字信号处理器促结蛋白
JUP公司连接斑球蛋白
发动机控制模块细胞外基质

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