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生物识别研究国际。2015; 2015: 381602.
2015年1月28日在线发布。 数字对象标识:10.1155/2015/381602
预防性维修识别码:项目经理4324886
PMID:25695068

肝癌组织中TOP2A的扩增和过度表达

关联数据

补充资料

摘要

肝细胞癌(HCC)是全世界男性癌症死亡的主要原因,因为对其发病机制的了解有限,而且目前的治疗方法效果不佳。HER2和TOP2A基因在乳腺癌和其他一些癌症中共同扩增。在本研究中,我们研究了肿瘤组织和匹配的非肿瘤组织中HER2和TOP2A的基因畸变以及HER2、TOP2A、Ki-67和p53的蛋白表达,以及它们与临床病理特征的关系。基因畸变通过FISH评估,蛋白表达通过IHC评估。在肿瘤组织和匹配的非肿瘤组织中均未观察到HER2过度表达或HER2基因扩增。相比之下,72.5%的肿瘤组织中检测到TOP2A过度表达,但在匹配的非肿瘤组织中未检测到。然而,在肿瘤组织和匹配的非肿瘤组织中均未观察到TOP2A基因扩增。TOP2A过度表达与HCC肿瘤组织显著相关(P(P)<0.001),血清中乙型肝炎表面抗原(HBsAg)(P(P)=0.004)和Ki-67(P(P)=0.038),但与年龄、肿瘤大小、α-脂肪蛋白、TP53、TOP2A基因拷贝数和17号染色体着丝粒无关。总之,肝癌组织中TOP2A的过度表达并不次于基因扩增。此外,HER2扩增和过度表达都不能作为HCC的预后和预测指标。

1.简介

肝癌是全球男性癌症死亡的第二大原因[1]. 在原发性肝癌中,肝细胞癌(HCC)是全球主要的组织学亚型,78%的HCC可归因于乙型肝炎病毒(HBV,53%)或丙型肝炎病毒(HCV,25%)[2]. 肝癌是一种典型的侵袭性肿瘤,由慢性肝病和肝硬化引起。HCC的预后仍然很差。由于出现晚期或不可切除的疾病,大多数HCC患者不适合进行治疗性治疗(手术切除或肝移植),可用的治疗方法包括肿瘤消融和系统治疗的局部非手术方法。

某些致癌基因,包括人类上皮生长因子受体-2(HER2)和拓扑异构酶IIα(TOP2A),已在各种癌症亚型中作为癌症治疗的靶点进行了研究,以及用于预测反应的生物标记物。HER2基因是位于17号染色体(17q11.2-q12)上的原癌基因,编码185kDa跨膜酪氨酸激酶受体[45]. 乳腺癌HER2基因扩增已成为预测HER2靶向治疗反应的重要生物标志物[67]. 然而,HER2基因状态和HER2蛋白表达在肝癌中的作用一直存在争议[815]. TOP2A基因位于17号染色体(17q21-q22)上,约700HER2基因位点的kb端粒[16]. TOP2A基因编码170控制DNA拓扑结构、染色体分离和细胞周期进展的kDa核酶[1719]. TOP2A蛋白被多种化疗药物靶向,如蒽环类药物(阿霉素、表阿霉素)和骨骺毒素(足叶乙甙、替尼泊甙)。在大约35%的HER2扩增乳腺癌中,TOP2A基因与HER2基因共扩增,并且TOP2A共扩增,而非HER2扩增,是HER2扩增的乳腺癌蒽环类化疗增加反应的预测标记[72023]. 在肝癌中检测到TOP2A过度表达,即TOP2A mRNA和蛋白水平增加[2425]但尚不清楚肝癌中TOP2A的过度表达是否是由于TOP2A基因扩增所致。此外,以前没有研究探讨肝癌中是否存在TOP2A和HER2共扩增。因此,为了确定肝癌中TOP2A/HER2扩增与TOP2A/HER2过度表达之间的关系,我们通过荧光原位杂交(FISH)研究了HER2和TOP2A的基因拷贝数,并通过免疫组织化学染色(IHC)研究了HER2、TOP2A、Ki-67和肿瘤蛋白p53(TP53)的蛋白表达。然后,对这些基因状态和蛋白质表达与临床病理特征的关系进行统计分析。

2.材料和方法

2.1. 肿瘤和匹配肿瘤样本

从Ramathibodi医院外科手术室手术切除同一患者的40对肝细胞癌(HCC)和非肿瘤组织。组织在−80°C下被快速冷冻。制备冰冻切片,并用苏木精和伊红(H&E)染色。一位经验丰富的病理学家对H&E染色组织切片进行了审查。使用这些H&E载玻片绘制样本图,以便选择肿瘤和匹配的非肿瘤区域,以制备分离细胞核和进行IHC分析。本研究由马希隆大学拉马希波迪医院医学院人体研究伦理委员会批准。

2.2。FISH分析用分离细胞核的制备

22对冷冻肿瘤和匹配的非肿瘤组织可用于制备用于FISH分析的分离细胞核。用先前报道的方法制备分离核[26]. 简单地说,选定的组织样本在500个μL 0.9%NaCl pH 1.5用于137°C时,偶尔出现涡流。组织悬浮液用PBS(磷酸盐缓冲盐水)清洗,并通过细胞过滤器过滤(BD Falcon,美国)。将分离的细胞核固定在Carnoy的固定液中(3 : 1甲醇 : 乙酸)。通过滴下8来准备幻灯片μ每个核的L悬浮在玻璃载玻片上,然后在65°C的烘箱中干燥15min.使用前,将制剂保持在−20°C。

2.3. 鱼类检验

根据制造商规定的程序,使用PathVysion HER-2 DNA探针试剂盒和TOP2A DNA探针试剂箱(美国伊利诺伊州Downers Grove的Vysis公司),通过荧光原位杂交评估HER2和TOP2A基因扩增,并进行以下修改。简而言之,将载玻片在75°C的2XSSC中孵育20min。然后用胃蛋白酶消化玻片(4mg/mL,在0.9%NaCl中,pH 1.5),5分钟,浸入水中,在室温下用2XSSC冲洗5分钟min.探针和目标DNA在80°C下共反应5次最小值,并在37°C的湿度室中杂交过夜。杂交后,轻轻取下盖玻片,用0.4XSSC/0.3%NP-40在73°C下清洗玻片2次min。然后将载玻片在室温下转移到2XSSC/0.1%NP-40中1min.Nuclei用DAPI II进行复染(美国伊利诺伊州唐纳斯·格罗夫Vysi公司)。信号在配备100个荧光显微镜(奥林巴斯BX61)下进行计数W水银灯。为了查看信号,使用了绿色光谱、橙色光谱和DAPI的单带通滤波器。从大多数标本中至少对100个间期核进行了评分。根据ASCO/CAP指南确定HER2状态[27]. 17号染色体的HER2/着丝粒(HER2/CEP17)比率小于1.8被认为是HER2阴性(HER2未扩增),HER2/CEP17比率在1.8和2.2之间被认为是HER2不明确,HER2/CEP17比率高于2.2被认为是HER2阳性(HER2扩增)。TOP2A基因扩增被定义为TOP2A/CEP17比值≥2.0,而TOP2A缺失被定义为TOP2A/CEP17比值≤0.8。当TOP2A/CEP17的比值在0.8-2.0之间时,该病例被视为正常。17号染色体着丝粒增益定义为平均CEP17≥3[262829]. 细胞核图像由Cytovision软件(英国莱卡)捕获。

2.4. IHC分析

将40对肿瘤和匹配的非肿瘤组织固定在10%的福尔马林缓冲液中,然后处理并包埋在石蜡中。将连续的4微米切片切割并放置在带正电荷的载玻片上。载玻片在二甲苯中脱蜡,并通过分级浓度的乙醇和最终蒸馏水进行水合。在此阶段进行了抗原检索,共有10个mM柠檬酸盐缓冲液,pH 6.0,置于压力锅中。然后使用UltraVision LP值检测系统(美国Lab Vision)对切片进行处理。简言之,部分路段被过氧化氢封闭了15年室温下分钟,然后进行10次Ultra V Block室温下的最小值。以优化的稀释度和孵育时间应用每个标记的一级抗体,如表1.切片与Value Primary Antibody Enhancer孵育30室温下最小值;然后,应用Value HRP Polymer,将切片孵育1室温下h。以DAB(3,3′-二氨基联苯胺)为底物,检测各标记的表达。用苏木精对载玻片进行复染,并将其安装在永久性固定介质中。缺失特异性抗体的组织被用作阴性对照。使用Pannoramic MIDI数字幻灯片扫描仪(匈牙利3DHISTECH)扫描幻灯片。

表1

不同生物标记物的来源、稀释度、抗原回收方法和培养时间。

标记来源主机稀释抗原检索孵化时间
她-2SP3(美国Lab Vision)兔子1 : 40010mM柠檬酸盐缓冲液pH 6.0,压力锅40最小,RT
顶部2α Ki-SI(美国Lab Vision)鼠标1 : 40010mM柠檬酸盐缓冲液pH 6.0,压力锅30最小RT
第53页Y5(美国Lab Vision)兔子1 : 10010mM柠檬酸盐缓冲液pH 6.0,压力锅30最小RT
基-67SP6(美国Lab Vision)兔子1 : 20010mM柠檬酸盐缓冲液pH 6.0,压力锅30最小,RT

2.5. IHC染色解释

根据ASCO/CAP指南[27]HER2表达评分为:0,无染色;1+,>10%的肿瘤细胞膜染色弱且不完全;2+,在>10%的肿瘤细胞中,弱至中度,完全膜染色;30%以上的肿瘤细胞中有3+、强而完全的膜染色。

肿瘤蛋白p53(TP53)阳性的临界值是p53染色,无论染色强度如何,在≥1%的细胞中有阳性细胞核。通过目视评估组织中阳性细胞核的百分比来评估Ki-67增殖指数和TOP2A表达。Ki-67增殖指数≥10%定义为Ki-67阳性。免疫组织化学将TOP2A表达≥10%定义为TOP2A过度表达。

2.6. 血清乙型肝炎表面抗原(HBsAg)检测

采用美国伊利诺伊州阿博特实验室(Abbot Laboratories,Illinois,USA)的ARCHITECT HBsAg qualitative II分析法进行化学发光微粒子免疫分析(CMIA),以定性检测患者血清中的乙型肝炎表面抗原(HBsAgs)。

2.7. 血清α-Fetoprotein(AFP)测定

使用AFP试剂盒和cobas e601分析仪(Roche Diagnostics Limited GmbH,Mannheim,GM)进行电化学发光免疫分析(ECLIA),以体外定量测定患者血清中的α-脂肪蛋白(AFP)。

2.8. 统计分析

使用SPSS v.11.5(SPSS Inc.,美国伊利诺伊州芝加哥)进行统计分析。TOP2A表达与其他临床病理变量之间的关联通过X检验确定(χ 2测试)。这个P(P)小于0.05的值被认为具有统计学意义。

3.结果

3.1. 临床病理特征

本研究包括40例可切除的肝细胞癌患者(35名男性,5名女性;年龄范围35-94岁,中位51岁)。临床病理特征总结于表265%的患者肿瘤大小大于或等于570%的患者血清中检测到HBsAg。32%的患者血清甲胎蛋白(AFP)值大于或等于500ng/mL。肝癌组织中TP53和KI-67阳性表达率分别为45%和75%。

表2

肝癌患者的临床病理特征(n个=40)。

患者 n个(%)
年龄(岁)
 <5018 (45.0)
5022 (55.0)
范围35–94
平均值52.5
中值的51
性别
男性35 (87.5)
女性5 (12.5)
乙型肝炎表面抗原
否定12 (30.0)
积极的28 (70.0)
法新社
 <500纳克/毫升24 (60.0)
500纳克/毫升13(32.5)
未知3(7.5)
肿瘤大小
 <5厘米14 (35.0)
5厘米26 (65.0)
TP53表达
否定21 (52.5)
积极的18 (45.0)
未知1 (2.5)
Ki-67表达
 <10%9 (22.5)
10%30 (75.0)
未知1 (2.5)

HBsAg:乙型肝炎表面抗原;AFP:甲胎蛋白;HCC:肝细胞癌;TP53:肿瘤蛋白p53。

3.2. HER2基因状态与蛋白表达的关系

HER2蛋白在40对肿瘤组织和匹配的非肿瘤组织中过度表达;在22对组织中检测HER2基因扩增。结果表明,HER2均未过度表达(n个=40对)或HER2基因扩增(n个=22对)在肿瘤组织和匹配的非肿瘤组织中检测到。此外,在9%(2/22)的肿瘤组织中检测到HER2基因缺失(HER2/CEP17比值≤0.8),在50%(11/22)的癌组织中观察到17号染色体着丝粒增加(CEP17≥3)。肿瘤组织中具有代表性的CEP17增益及其阴性HER2表达如图所示图1.

保存图片、插图等的外部文件。对象名称为BMRI2015-381602.001.jpg

FISH检测到代表性HER2(红色信号)和CEP17(绿色信号)拷贝数,IHC检测到HER2蛋白表达。(a) 在情况34中,非放大HER2的CEP17增益,原始放大倍数×1000。(b) 病例34 HER2阴性表达。(c) 乳腺癌组织中HER2扩增(阳性对照,原始放大倍数×1000)。(d) 乳腺癌组织HER2蛋白表达阳性3+(阳性对照,与(c)病例相同)。

3.3. TOP2A基因状态与蛋白质表达的关系

TOP2A蛋白在40对肿瘤组织和匹配的非肿瘤组织中过度表达;在22对组织中研究了TOP2A基因扩增,这些组织也用于HER2基因扩增研究。然而,TOP2A基因状态的结果仅在20个肿瘤组织和18个匹配的非肿瘤组织中可用。在72.5%(29/40)的肿瘤组织中检测到TOP2A过度表达,但在非肿瘤组织中未检测到。然而,在肿瘤组织和匹配的非肿瘤组织中均未检测到TOP2A基因扩增。此外,在10%(2/20)的肿瘤组织中观察到TOP2A基因缺失(TOP2A/CEP17比值≤0.8)和HER2基因缺失(HER2/CEP17比率≤0.8。其中一个TOP2A基因缺失的肿瘤组织显示TOP2A过度表达(病例32),而另一个肿瘤组织显示不表达TOP2A(病例34)。TOP2A基因拷贝数和TOP2A蛋白表达之间的不一致显示在图260%(12/20)的肿瘤组织中检测到17号染色体着丝粒增加(CEP17≥3)。

保存图片、插图等的外部文件。对象名称为BMRI2015-381602.002.jpg

肝癌患者FISH检测到TOP2A基因(TOP2A,红色信号;CEP17,绿色信号)拷贝数与IHC检测到的TOP2A蛋白(棕色信号)表达不一致。(a) 病例34:FISH结果显示TOP2A缺失(比率=0.65,原始放大倍数×1000),TOP2A表达阴性,如(b)所示。(c) 病例32:FISH结果显示TOP2A缺失(比率=0.64,原始放大倍数×1000)和TOP2A过度表达(30%),如(d)所示。(e) 病例25:FISH结果显示TOP2A正常(比值=1.07,原始放大倍数×1000),TOP2A过度表达(90%),如(f)所示。

3.4. TOP2A蛋白表达与其他临床病理特征的关系

72.5%(29/40)的肿瘤组织中检测到TOP2A过度表达,并且与HCC组织显著相关(P(P)<0.001);换句话说,它只在HCC肿瘤组织中发现。此外,肿瘤组织中TOP2A的过度表达也与血清中的HBsAg显著相关(P(P)=0.004)和Ki-67表达(P(P)= 0.038). 然而,TOP2A过表达与年龄、肿瘤大小、AFP、TP53表达、CEP17拷贝数和TOP2A基因拷贝数没有显著相关性表3.

表3

TOP2A过度表达与其他变量之间的关联。

变量TOP2A过度表达 P(P) *
否定
(IHC<10%)
积极的
(IHC≥10%)
组织
非肿瘤40 (100%)0 (0%)<0.001
肿瘤11 (27.5%)29 (72.5%)
年龄
 <504 (22.2%)14 (77.8%)0.499
507 (31.8%)15 (68.2%)
肿瘤大小
 <5厘米11 (78.6%)3 (21.4%)0.528
5厘米18 (69.2%)8 (30.8%)
法新社
 <5007 (29.2%)17 (70.8%)0.919
5004(30.8%)9 (69.2%)
乙型肝炎表面抗原
否定7 (58.3%)5 (41.7%)0.004
积极的4 (14.3%)24 (85.7%)
TP53表达
否定7 (33.3%)14 (66.7%)0.442
积极的4 (22.2%)14人(77.8%)
Ki-67表达
 <10%5 (55.6%)4 (44.4%)0.038
10%6 (20.0%)24 (80.0%)
CEP17拷贝号
 <3份副本2 (25.0%)6 (75.0%)1
3份副本3 (25.0%)9 (75.0%)
TOP2A副本编号
 <3份副本1 (16.7%)5 (83.3%)1
3份副本4 (28.6%)10 (71.4%)

TOP2A过度表达=TOP2A(IHC)≥10%。

结果如下所示n个(%).

*方形(χ 2)测试。

4.讨论

在本研究中,65%的患者肿瘤大小≥5cm表明这些HCC患者是在晚期被诊断的,并且70%的患者患有HBV相关HCC,如血清中存在HBsAg所示。我们还发现这些HCC组织经常表达TP53(45%)和Ki-67(75%),与以前的报告类似[3034]. 据报道,亚洲HCC患者中HBV的流行率和TP53的表达频率高于美国HCC患者[30].

HER2扩增和过度表达见于多种癌症,包括乳腺癌、卵巢癌、子宫内膜癌和胰腺癌[35]. HER2过度表达通常是HER2基因扩增的结果。此外,HER2扩增和过度表达与乳腺癌预后不良相关,并已成为预测HER2靶向治疗反应的重要生物标志物[67]. 相反,HER2基因在肝癌中的状态和表达的研究得到了不同的结果。尽管一些研究报告HER2在肝癌组织中扩增和过度表达[891215],Xian等人[14]和Bacaksiz等人[15]结论是HER2的过度表达和扩增在HCC中并不常见。Hsu等人[10]另据报道,HER2在晚期HCC患者中的过度表达很少见。然而,我们的结果表明,HER2在肿瘤组织和匹配的非肿瘤组织中既没有扩增也没有过度表达,这与Vlasoff等人的结果一致[11]. 此外,我们的结果显示,肿瘤组织中17号染色体着丝粒(CEP17)的平均拷贝数显著高于匹配的非肿瘤组织(3.55±1.99对2.07±0.22,P(P)<0.01),但肝癌中CEP17的增加与HER2过度表达无关。这与我们之前在乳腺癌组织中的研究一致,即在没有HER2扩增的情况下,CEP17的增加对HER2的表达没有显著影响[26]. 由于HER2的罕见或缺失,我们得出结论,HER2扩增或过度表达都不能作为肝细胞癌常用的预后和预测标记物。

TOP2A基因编码170KDa核酶控制DNA拓扑结构,在乳腺癌和膀胱癌中经常与HER2基因共扩增[223639]. HER2扩增的乳腺癌中TOP2A基因扩增率为35%,TOP2A缺失率为5%;然而,在3%的HER2非扩增乳腺癌中只能检测到TOP2A基因缺失[22]. 据报道,乳腺癌中HER2和TOP2A的共扩增与蒽环类药物的敏感性有关[7202340]. HER2扩增的乳腺癌中TOP2A共扩增可能通过诱导TOP2A蛋白的过度表达而导致对TOP2A抑制剂的敏感性增加[2237]. 此外,据报道,TOP2A的表达是小细胞肺癌、卵巢癌、结肠癌、乳腺癌、前列腺癌以及鼻咽癌的肿瘤进展、复发的有价值的预后标志物,也是生存率较低的预测因子[4146]. TOP2A过表达是前列腺癌、鼻咽癌以及HER2阴性乳腺癌亚组预后不良的有力指标[4548]. 一些研究发现TOP2A在肝癌中过度表达[2425]. 然而,尚未确定肝癌中TOP2A的过度表达是否是由TOP2A基因扩增引起的。

在本研究中,TOP2A在HCC肿瘤组织中显著过度表达(P(P)<0.001),但在这些组织中未检测到TOP2A基因扩增,并且TOP2A蛋白表达与TOP2A的基因拷贝数之间没有显著相关性。基于这些结果,我们首次证明了肝癌中TOP2A的过度表达不是由TOP2A基因扩增引起的。此前,一些前列腺癌、乳腺癌和胃癌的研究也报告了TOP2A过表达与TOP2A扩增不密切相关,而HER2过表达与HER2扩增密切相关[454952]. 此外,Schindlbeck等人得出结论,TOP2A蛋白的表达可能是与基因拷贝数无关的antracycline的靶点[50]. Isaacs等人已经证明TOP2A在转录和翻译水平上受到高度调节[1819]这表明TOP2A的过度表达可能是由于转录或翻译水平的异常引起的。此外,Srikatan等人最近确定了RNA结合蛋白HuR和microRNA miR-548c-3p是控制TOP2A表达水平和确定阿霉素疗效的关键介质[53].

据我们所知,本报告是首次研究表明血清中TOP2A过度表达与HBsAg之间存在统计学意义上的关联(P(P)= 0.004). 然而,由于本研究的样本量相对较小,并且本研究中的大多数HCC患者都是HBsAg阳性,因此这种关联需要验证。肝癌组织中TOP2A过度表达和Ki-67表达之间的显著相关性(P(P)=0.038)。Ki-67蛋白是一种人类核蛋白,仅在细胞周期的所有活跃期(G1、S、G2和M期)的增殖细胞中表达,而在静止细胞(G0)中不表达[54]而TOP2A的表达直到S期晚期才被检测到,在G2-M期达到峰值,并随着细胞有丝分裂的完成而降低[5556]. Ki-67和TOP2A的表达均可作为各种癌症细胞增殖的分子生物标志物。乳腺癌中TOP2A的表达与Ki-67的表达密切相关[4749]. 此外,Ki-67的表达与肝癌的肿瘤生长率和不良预后相关[3334].

肝癌中TOP2A的过度表达具有预后意义。Watanuki等人发现,肝癌中TOP2A的过度表达似乎与潜在的侵袭性肿瘤表型和癌症相关死亡有关[24]. 此外,Wong等人报告说,肝癌中TOP2A的过度表达与早期发病、较短的生存时间和对基于阿霉素的化疗的耐药性相关[25]. 因此,迫切需要具有更好疗效的新型TOP2A靶向化疗药物。阿霉素耐药性的机制被认为涉及由ATP依赖性药物外排泵,特别是ABCB1(MDR1,Pgp)和ABCC1(MRP1)介导的多药耐药性(MDR)的诱导,以及伴随的拓扑异构酶I水平的升高。因此,检测肝癌组织中TOP2A过度表达可能有助于选择合适的患者进行新型TOP2A靶向治疗药物的早期临床试验,其中应包括一类具有潜在抗多药耐药性的新型拓扑异构酶II抑制剂[54]和双拓扑异构酶I和II抑制剂[55].

总之,我们发现(1)HER2在HCC肿瘤组织和非肿瘤组织中既没有扩增也没有过度表达;(2) 肝癌组织中TOP2A的过度表达不是由TOP2A基因扩增引起的,与HER2基因扩增或过度表达无关;TOP2A的过度表达与血清中的HBsAg以及Ki-67的表达显著相关。因此,TOP2A过度表达的HCC患者可能是新型TOP2A靶向治疗试验的潜在候选患者。

补充材料

补充材料提供了FISH分析的结果,显示了22对HCC和匹配的非肿瘤组织中HER2基因、TOP2A基因和CEP 17的拷贝数。

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致谢

作者感谢Amnuay Thithapandha教授在编辑论文时提供的帮助。这项工作的财政支持来自拉马希博迪基金会拉马希伯迪医院的研究拨款。

利益冲突

作者声明,本论文的出版不存在利益冲突。

工具书类

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