细胞死亡疾病。2019年11月;10(11): 796.
CCL14通过调节细胞周期和促进细胞凋亡,成为HCC的一种新的预后因子和肿瘤抑制因子
,#1 ,#2 ,#1 ,2 ,2 ,2 ,1 ,1 ,1 ,1和2 朱梦萱
1复旦大学中山医院肝癌研究所,教育部致癌与肿瘤侵袭重点实验室,上海
徐伟岳
2中国上海复旦大学基础医学院解剖、组织和胚胎学系肿瘤免疫学实验室
川元伟
1复旦大学中山医院肝癌研究所,教育部致癌与肿瘤侵袭重点实验室,上海
Jing Huang(黄晶)
2中国上海复旦大学基础医学院解剖、组织和胚胎学系肿瘤免疫学实验室
徐洁田
2中国上海复旦大学基础医学院解剖、组织和胚胎学系肿瘤免疫学实验室
张玉业
2中国上海复旦大学基础医学院解剖、组织和胚胎学系肿瘤免疫学实验室
燕赵
1复旦大学中山医院肝癌研究所,教育部致癌与肿瘤侵袭重点实验室,上海
陈杰(音译)
1复旦大学中山医院肝癌研究所,教育部致癌与肿瘤侵袭重点实验室,上海
双双洞
1复旦大学中山医院肝癌研究所,教育部致癌与肿瘤侵袭重点实验室,上海
刘斌斌(Binbin Liu)
1复旦大学中山医院肝癌研究所,教育部致癌与肿瘤侵袭重点实验室,上海
梁春敏
2中国上海复旦大学基础医学院解剖、组织和胚胎学系肿瘤免疫学实验室
1复旦大学中山医院肝癌研究所,教育部致癌与肿瘤侵袭重点实验室,上海
2中国上海复旦大学基础医学院解剖、组织和胚胎学系肿瘤免疫学实验室
通讯作者。 #贡献均等。
接收日期:2019年4月18日;2019年8月12日修订;2019年9月5日验收。
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补充图1
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补充图2
GUID:8564A834-AFEA-46F7-8FA1-C8596E73C251
补充图3
GUID:C2C17937-5A4C-4E81-9865-9020A2B08732
附图图例
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摘要
CCL14是CC趋化因子的成员,其在肝细胞癌(HCC)中的作用尚不清楚。本研究采用组织芯片(TMA)分析了复旦大学中山医院171例配对肿瘤和肿瘤周组织中CCL14的表达。我们首次发现,与癌周组织相比,HCC肿瘤组织中CCL14表达下调(P(P) = 0.01). 同时,CCL14在HCC肿瘤组织中的低表达与预后不良相关(P(P) = 0.035). CCL14在高分化中也显示了其预测值(P(P) = 0.026),肝硬化(P(P) = 0.003),无肿瘤包膜(P(P) = 0.024)分组。通过CCL14的过度表达和体外敲除,进一步研究了肝癌细胞系的潜在机制。我们发现CCL14的过度表达抑制了肝癌细胞的增殖并促进了其凋亡。最后,通过动物体内异种移植瘤模型验证了该作用。结果表明,CCL14的过度表达可抑制裸鼠肿瘤的生长。有趣的是,我们的数据还暗示CCL14通过抑制Wnt/β-catenin通路的激活发挥这些作用。这些发现表明CCL14是肝癌的一个新的预后因子,并可作为肿瘤抑制因子。
主题术语:癌症预防、诊断标志物
介绍
肝细胞癌(HCC)是世界上最常见的恶性肿瘤之一,发病率排名第五,癌相关死亡率排名第二1肝癌的预后仍然很差,因为其发病隐匿,切除后复发率高。在过去几年中,分子靶向治疗已被证明对患者有效。然而,靶向治疗很有限,因为很容易产生耐药性。因此,迫切需要开发新的肝癌治疗方法。
趋化因子最初被定义为炎症过程中诱导白细胞迁移的分子信号,现已被鉴定并分为四个亚家族(CXC、CC、CX3C和C)2最近,研究人员证明CCL2和CCL5促进了几种肿瘤的癌细胞增殖、侵袭和转移三–7.
与其他报道一致,我们多年来一直专注于趋化因子,之前发现次级淋巴组织趋化因子(SLC,也称为CCL21)可以将树突状细胞(DC)吸引到T细胞,作为肿瘤的治疗手段8–11此外,也有报道称CC趋化因子受体样1发挥其抑癌作用,抑制肝癌细胞的增殖和侵袭12.
在本研究中,我们旨在评估CCL14在肝癌中的功能。我们发现CCL14在HCC肿瘤组织中的低表达会导致OS缩短。慢病毒过度表达CCL14可以抑制HCC细胞的增殖,促进其凋亡,从而在动物移植瘤模型中抑制肿瘤生长。我们的研究结果还表明,CCL14可能通过抑制Wnt/β-catenin通路的激活来发挥这些作用。
材料和方法
临床样本
组织芯片(TMA),包括171个配对肿瘤和瘤周组织,来自复旦大学中山医院(中国上海)。所有患者均由两名病理学家独立确诊为HCC,并于2006年1月至2006年8月期间接受了完整的手术切除。另随机从中山医院肝癌研究所采集20对新鲜肿瘤和瘤周组织,进行western blot分析。本研究得到中山医院伦理委员会的批准,并获得每位患者的知情同意。
免疫组织化学(IHC)
如前所述,在TMA进行IHC13,14免疫染色强度半定量评分为:0表示阴性;1表示较弱;2为中度;由两名观察员独立进行3次评估。组0和1被归类为低表达,而组2和3被归类为高表达。
细胞培养
肝癌细胞株Huh7、SMMC-7721和HepG2购自中国科学院(上海生物科学研究院细胞库)。逐步转移的HCC细胞系包括MHCC97L、MHCC97H和HCCLM3,由中山医院肝癌研究所建立。所有细胞系均常规培养。
蛋白质印迹分析
如前所述进行Western blot15ECL系统(NCM Biotech)用于可视化信号。GAPDH被用作负荷控制。
酶联免疫吸附试验(ELISA)
为了检测分泌的CCL14水平,在48小时后收集细胞培养上清液,并根据制造商的协议使用HCC-1/CCL14人类ELISA试剂盒(Raybiotech)进行分析。
CCL14过度表达和下调
通过编码CCL14的重组慢病毒构建了CCL14在LM3中的稳定过表达。空白慢病毒作为载体控制。根据制造商的说明,通过用Lipofectamine 2000(Invitrogen)转染特定siRNA,构建了Huh7细胞中CCL14的敲除。siRNA靶序列如下:siRNA-1:CCAUCGCCUAGGGACCAATT;siRNA-2:CCAACAGCC AGUGCUCAATT。
CCK-8集落形成试验和BrdU试验
如前所述进行CCK8分析16.BrdU分析是根据制造商的说明进行的。
流式细胞术分析
如前所述,流式细胞仪分析用于检测细胞周期和凋亡17。根据制造商的说明,使用FITC-AnnexinV凋亡检测系统(BD Bioscience)测量细胞凋亡。
裸鼠荷瘤动物模型
采集具有不同CCL14表达水平的LM3或Huh7细胞,并将其悬浮在无血清DMEM中。裸鼠(4-6周龄)缺氧分为四组:(1)CCL14组(n个 = 5) ,每只小鼠下背部注射2×106CCL14过表达LM3细胞;(2) 矢量组(n个 = 5) ,每只小鼠注射2×106空白载体感染LM3细胞;(3) si-NC基团(n个 = 5) ,每只小鼠用3×10注射到下背部6用siRNA控制处理Huh7细胞;(3) siRNA2组(n个 = 5) ,每只小鼠用3×10注射到下背部6用CCL14 siRNA对Huh7细胞进行处理。每6天对肿瘤进行监测和测量。42岁第第天,处死小鼠并检测肿瘤重量。
统计分析
结果表示为平均值±标准偏差,在第页 < 0.05. 使用IBM SPSS Statistics 20(IBM Corporation,USA)对数据进行分析。学生的t吨测试用于组间比较。分类数据通过X平方或Fisher精确检验进行分析。采用Kaplan-Meier分析和对数秩检验进行生存分析。
结果
CCL14在HCC组织中下调,CCL14低表达与临床患者预后不良相关
IHC在含有171对HCC和瘤周组织的人类TMA中访问CCL14表达谱,典型图像如图所示。结果表明,CCL14被评分为阴性或弱表达的患者占42.69%(171例中73例为阴性,n个 = 5; 弱,n个 = 与之相比,肝癌组织中有24.56%的癌周组织(171例中有42例为阴性,n个 = 三;弱,n个 = 39;P(P) = 0.0112; 图。). 随机选取20对肝癌患者冰冻组织检测CCL14蛋白表达。Western blot分析显示,HCC组织中CCL14的蛋白水平显著低于相邻组织,如有代表性的六对所示(图。).
CCL14在肝癌组织中的相对表达及其临床意义。一CCL14用IHC染色的TMA代表性图像。比例尺,×400,50μm。b条分析了肝细胞癌和癌周组织在TMA中CCL14蛋白的表达。c(c)CCL14蛋白在六对有代表性的肝癌组织中的表达及代表性的条带。d日根据TMA中CCL14的表达,171例HCC患者总生存率的Kaplan-Meier曲线。e(电子)CCL14在高分化、肝硬化和无肿瘤包膜亚组中的预后价值
TMA中的所有患者都被归类为CCL14低的组或CCL14高的根据CCL14表达分组。通过Kaplan–Meier分析,结果表明CCL14低表达与预后较差相关(图。). CCL14在高分化中的预测价值也被观察到(P(P) = 0.026),肝硬化(P(P) = 0.003)且无肿瘤包膜(P(P) = 0.024)子组(图。). 此外,如表所示CCL14的低表达也与微血管浸润有关(P(P) = 0.039).
表1
临床特征 | CCL14号机组低不。 | CCL14号机组高不。 | P(P)-价值 |
---|
年龄(个)
| | | 0.478 |
<60 | 54 | 74 | |
≥60 | 19 | 24 | |
性别
| | | 0.268 |
男性 | 61 | 77 | |
女性 | 12 | 21 | |
肿瘤分化
| | | 0.195 |
I–II级 | 8 | 6 | |
III–IV类 | 65 | 92 | |
肿瘤大小(cm)
| | | 0.217 |
<5 | 41 | 62 | |
≥5 | 32 | 36 | |
T型umor数 | | | 0.201 |
单个 | 59 | 85 | |
多个 | 14 | 13 | |
TNM阶段
| | | 0.172 |
I–II级 | 62 | 89 | |
III–IV类 | 11 | 9 | |
BCLC阶段
| | | |
0–A | 26 | 44 | 0.144 |
B–C | 47 | 54 | |
微血管侵袭
| | | 0.039* |
不 | 41 | 69 | |
是的 | 32 | 29 | |
肿瘤包膜
| | | 0.276 |
不 | 37 | 44 | |
是的 | 36 | 54 | |
肝硬化病史
| | | 0.107 |
不 | 12 | 25 | |
是的 | 61 | 73 | |
在单变量Cox回归模型中,CCL14表达特征与OS之间也存在显著关联。如表所示,CCL14的HR值低的组与CCL14高的OS组为0.631(P(P) = 0.037). 同时,肿瘤大小(HR=1.890;P(P) = 0.004),微血管侵犯(HR=1.971;P(P) = 0.002),TNM阶段(HR=2.273;P(P) = 0.004)和BCLC阶段(HR=1.839;P(P) = 0.010)是导致患者OS缩短的因素。
表2
171例HCC患者OS中CCL14的单因素和多因素分析
变量 | | 单变量分析 | 多元分析 |
---|
| 人力资源 | 95%置信区间 | P(P)-价值 | 人力资源 | 95%置信区间 | P(P)-价值 |
---|
年龄,年份 | <60 vs.≥60 | 1.561 | 0.988–2.465 | 0.056 | 不适用 | | |
性别 | 男性与女性 | 0.921 | 0.540–1.571 | 0.762 | 不适用 | | |
肿瘤大小(cm) | ≤5对>5 | 1.890 | 1.225–2.915 | 0.004* | 1.749 | 0.891–3.432 | 0.104 |
肿瘤编号 | 多人vs.单人 | 1.682 | 0.986–2.870 | 0.056 | 不适用 | | |
肿瘤分化 | I–II与III–IV | 2.109 | 0.772–5.760 | 0.146 | 不适用 | | |
微血管侵袭 | 是与否 | 1.971 | 1.276–3.045 | 0.002* | 1.899 | 1.039–3.471 | 0.037* |
肿瘤囊 | 是与否 | 1.208 | 0.783–1.863 | 0.393 | 不适用 | | |
肝硬化病史 | 是与否 | 1.155 | 0.698–1.912 | 0.576 | 不适用 | | |
TNM阶段 | I–II与III–IV | 2.273 | 1.297–3.983 | 0.004* | 1.522 | 0.802–2.890 | 0.199 |
BCLC阶段 | 0–A与B–C | 1.839 | 1.154–2.930 | 0.010* | 0.747 | 0.323–1.727 | 0.495 |
CCL14号机组 | 低与高 | 0.631 | 0.409–0.973 | 0.037* | 0.703 | 0.452–1.094 | 0.118 |
CCL14过表达抑制肝癌细胞体外增殖
通过western blot检测CCL14在不同人类肝癌细胞系中的表达,包括SMMC-7721、Huh-7、HepG2、Hep3B、MHCC-97L、MHCC-77H和HCCLM3。这表明CCL14在Huh-7细胞中高表达,而在LM3细胞中低表达(图。). 重组慢病毒在LM3细胞中成功地增强了CCL14的表达和分泌,而在Huh7细胞中通过siRNA敲除CCL14(图。,补充图。1). 由于siRNA2序列发挥了更具体的功能,我们选择siRNA2进行以下测试。CCL14的过度表达显著降低了LM3细胞的生长速度,CCK8分析显示了这一点(图。). 相反,siRNA2下调CCL14可显著提高Huh7细胞的生长速度(图。). 同时,LM3细胞中CCL14的过度表达减少了菌落,而Huh7细胞中CCL14的下调增加了菌落(图。). 此外,LM3中CCL14的过度表达降低了BrdU掺入细胞的比例,而Huh7中CCL15的敲除增加了BrdU-掺入细胞比例(图。).
CCL14在体外抑制肝癌细胞的增殖。一采用Western blot方法检测6种肝癌细胞系(包括SMMC-7721、Huh-7、HepG2、Hep3B、MHCC-97L、MHCC-77H和HCCLM3)的CCL14。b条CCL14通过编码CCL14的重组慢病毒在LM3细胞中过度表达(CCL14组),并被Huh7细胞(siRNA1,siRNA2组)中针对CCL14靶向的两个siRNA-特异性序列敲除,这已被Western blot证实。siRNA2序列发挥了更特殊的功能。载体组是指LM3细胞感染空白慢病毒作为对照组。si-NC组是指Huh7细胞感染CCL14非特异性siRNA作为正常对照组。c(c)通过CCK8分析,CCL14的过度表达显著降低了LM3细胞的生长速度。d日通过CCK8分析,siRNA下调CCL14可显著提高Huh7细胞的生长速度。e(电子)LM3细胞中CCL14的过度表达增加了菌落数,而Huh7细胞中CCL14的下调减少了菌落。(f)指示细胞中BrdU掺入的代表性显微照片和量化*P(P) < 0.05, **P(P) < 0.01, ***P(P) < 0.001, ****P(P) < 0.0001
CCL14在体外调节细胞周期并促进凋亡
通过流式细胞术分析,观察CCL14介导的细胞周期进展和凋亡变化。LM3中CCL14的过度表达增加了G0/G1期细胞的百分比和细胞凋亡率(图。, *P(P) < 0.05, **P(P) < 0.01). Huh7中CCL14的敲除降低了G0/G1期细胞的百分比和凋亡细胞的比率(图。, *P(P) < 0.05, **P(P) < 0.01). 这些数据表明,CCL14通过抑制HCC细胞的细胞周期进程和促进细胞凋亡来抑制HCC的增殖。
CCL14调节细胞周期并促进凋亡。一通过流式细胞术分析,LM3中CCL14的过度表达增加了G0/G1期细胞的百分比和凋亡细胞的比率。b条流式细胞术分析显示,敲除Huh7中CCL14可降低G0/G1期细胞百分比和凋亡细胞率*P(P) < 0.05, **P(P) < 0.01
CCL14过表达抑制裸鼠体内肿瘤生长
在荷瘤动物模型中,我们发现CCL14过度表达组的肿瘤生长速度慢于对照组(图。). 肿瘤体积和重量同时减少(图。). 与si-NC组相比,siRNA2组的肿瘤生长更快、更大(图。). 此外,IHC分析证实CCL14过表达的肿瘤PCNA和BCL2染色较低(图。). 我们的结果表明CCL14抑制体内肝癌的生长。
CCL14在裸鼠体内抑制肝癌的肿瘤生长。一42天时五只裸鼠切除肿瘤的图像。与对照载体组相比,CCL14组肿瘤较小。b条荷瘤动物模型(n个 = 5) 建造完成。每6天测量肿瘤体积。CCL14组肿瘤生长速度慢于对照载体组。c(c)CCL14组肿瘤重量减轻。d日42天时si-NC组和siRNA2组肿瘤的图像。与si-NC组相比,siRNA2组的肿瘤更大。e(电子)siRNA2组肿瘤生长速度快于si-NC组。(f)siRNA2组肿瘤重量增加。克切片中PCNA和BCL2的H&E染色和免疫组织化学染色的代表图。CCL14组肿瘤切片PCNA和BCL2染色较低**P(P) < 0.01, ***P(P) < 0.001, ****P(P) < 0.0001
CCL14通过Wnt/β-catenin信号通路抑制肝癌细胞增殖
分析了Wnt/β-catenin途径中几个关键蛋白在肝癌细胞中的表达。CCL14的过度表达降低了LM3细胞中p-GSK3β(S9)、β-catenin、cyclin D1和c-Myc的表达(图。). 相反,siRNA下调CCL14显著增加了Huh7细胞中这些蛋白的表达(图。). 在HCC样本中,CCL14表达也与细胞周期蛋白D1水平呈负相关(如补充图。2).
CCL14对Wnt/β-catenin信号通路的调节。一western blot分析LM3细胞中Wnt/β-catenin信号通路的几个关键蛋白。慢病毒过度表达CCL14可降低p-GSK3β(S9)、β-catenin、cyclin D1和c-Myc的表达。b条Western blot分析也用于检测Huh7细胞中Wnt/β-catenin信号通路。siRNA2下调CCL14显著增加p-GSK3β(S9)、β-catenin、cyclin D1和c-Myc的表达。c(c)TMA cyclinD1和c-Myc免疫组化染色的代表性图像。CCL14表达与cyclinD1和c-Myc水平呈负相关**P(P) < 0.01, ***P(P) < 0.001, ***P(P) < 0.001
采用Wnt/β-catenin信号通路特异性抑制剂Dickkopf1(DKK1)研究CCL14是否通过Wnt/α-catenin-通路抑制肿瘤细胞增殖。在LM3电池中,如图。与空白载体对照组相比,CCL14的过表达降低了cyclinD1和c-Myc的表达,同时显著抑制LM3细胞的增殖(**P(P) < 0.01). CCL14和DKK1的联合抑制效果最高(****P(P) < 0.0001).
CCL14通过Wnt/β-catenin信号通路抑制肝癌细胞增殖。一用对照载体和CCL14慢病毒转染LM3细胞,用DKK1处理并收获用于Western blot分析。b条用si-NC和siRNA2转染的Huh7细胞,用DKK1处理并收获用于蛋白质印迹分析。c(c)将对照载体和CCL14慢病毒转染LM3细胞,用DKK1处理,CCK8检测。d日用si-NC和siRNA2转染的Huh7细胞,用DKK1处理并通过CCK8测定检测**P(P) < 0.01, ***P(P) < 0.001, ****P(P) < 0.0001
另一方面,在Huh7单元中,如图。与si-NC对照转染相比,siRNA2转染CCL14基因敲除导致cyclinD1和c-Myc的增加,以及细胞增殖的增加(***P(P) < 0.001). DKK1的组合起到了相反的抑制作用(**P(P) < 0.01).
此外,我们还探讨了可能导致肝癌中CCL14下调的潜在机制,并发现CCL14水平可以通过DNA去甲基化剂5-Aza-CdR和组蛋白去甲基化酶抑制剂GSK-467恢复(补充图。三)表明CCL14的低水平部分是表观遗传调控的结果。
讨论
CCL14通过与CCR1、CCR3和CCR5结合诱导单核细胞、巨噬细胞和THP-1细胞18以前的报告表明,CCL14还参与各种疾病的发病和进展,包括过敏性气道炎症和一些癌症19–21.
在本研究中,我们检测了CCL14在配对肝癌组织和癌周组织中的表达。结果表明,CCL14在肝癌组织中的低表达与生存率低有关。我们还发现CCL14的过度表达抑制了LM3细胞的增殖并促进了其凋亡。CCL14的敲除在Huh7细胞中表现出相反的作用。此外,CCL14在动物模型中抑制肿瘤生长。因此,CCL14抑制HCC细胞的进展并促进其凋亡,从而导致HCC患者的OS延长。此外,与先前报道的乳腺癌中CCL14表达被JARID1B/LSD1/NuRD复合物抑制的研究一致21我们发现,在用DNA去甲基化剂5-Aza-CdR或组蛋白去甲基化酶抑制剂GSK-467处理后,CCL14表达上调。这些结果表明,表观遗传调控在CCL14的表达中起着关键作用,我们将在随后探索更详细的机制。
Wnt/β-catenin途径在各种癌症中都有发现,包括肝癌22–24先前的研究报道,β-catenin在Wnt/β-catentin信号传导中起着重要作用。当Wnt蛋白与受体结合时,β-catenin将转位到细胞核并与TCF/LEF转录因子相互作用以调节下游基因表达25在本研究中,我们发现敲低CCL14可以增加p-GSK3β(S9)、β-catenin(S33/S37),并进一步促进c-myc和cyclin D1的表达,它们是Wnt/β-catening的下游靶基因,与各种癌症中的肿瘤细胞增殖或凋亡相关26–28我们的结果还表明,CCL14通过Wnt/β-catenin途径的特异性抑制剂DKK1的治疗,通过Wnt-β-catentin途径对HCC细胞的增殖起调节作用。
这些发现表明CCL14是肝癌的一个新的预后因子,并可作为肿瘤抑制因子。
致谢
本研究得到了国家自然科学基金(3147114731971111)的资助。
脚注
编辑:I.Amelio
出版商备注施普林格自然公司在公布的地图和机构隶属关系中的管辖权主张保持中立。
这些作者贡献均等:朱梦萱、徐维岳、魏传元
补充信息
补充信息本文附于(10.1038/s41419-019-1966-6)。
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