轉錄因子CUTL1-逆轉胃癌耐藥的新靶點.pdf

1、【背景】胃癌是嚴重危害國人健康和生命的惡性腫瘤。胃癌細胞的多藥耐藥性（multidrug resistance，MDR）是導致化療失敗的主要原因。國內外已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的耐藥相關分子（P-gp、MRP、LRP、和TopoII等）及本研究所發(fā)現(xiàn)并證實的多個胃癌耐藥相關分子（PrPc、ZNRD1 等）尚不能完全解釋胃癌的MDR，提示胃癌細胞中存在著未知的耐藥分子和耐藥機制。MDR可在信號轉導的不同層次上受到多個分子的調控，目前對其調控機制的研究仍不

2、夠徹底，如果繼續(xù)采用傳統(tǒng)單個基因干預的研究模式，工作量巨大且不能滿足需要，需要利用高通量的手段，通過多基因調控的研究模式探討胃癌耐藥機制。目前的高通量篩選方法包括基因芯片技術，cDNA文庫和小干擾RNA文庫的構建等等。人類基因組有約30,000 個基因，但轉錄因子的數(shù)量卻不超過2,000個，這就預示著一個轉錄因子要調控多個下游靶基因，同時一個基因也受到多個轉錄因子的調控從而形成復雜的調控網(wǎng)絡。由此可見，轉錄因子介導的轉錄激活或轉錄抑制在

3、基因表達調控中扮演了極其重要的角色，因此轉錄因子活性的檢測對探究胃癌細胞的MDR機制非常有意義，而轉錄因子活性譜芯片的問世，則為這方面的研究提供了更加便利的條件。CUTL1 又稱CDP（CCAAT替代蛋白），作為一個重要的轉錄因子參與細胞的生長、分化和發(fā)育調節(jié)，其和耐藥的關系尚未見文獻報道。本研究利用轉錄因子活性譜芯片這一高通量研究方法，進行胃癌耐藥調控機制的研究，首次提出并證實CUTL1 轉錄因子在胃癌MDR發(fā)生發(fā)展中的重要作用，并利

4、用全基因表達譜芯片在胃癌細胞中進行CUTL1 通路相關耐藥基因的篩選。 【目的】通過耐藥相關轉錄因子和基因的篩選和驗證，為進一步闡明胃癌細胞的MDR 機制、尋找有效的MDR 逆轉措施提供新的理論依據(jù)。 【方法】 (1) 通過MTT 法檢測耐藥細胞SGC7901/ADR 脫藥培養(yǎng)后的藥物敏感性。 (2) 借助轉錄因子活性譜芯片，檢測胃癌耐藥細胞SGC7901/ADR和親本細胞SGC7901 轉錄因子活性譜的

5、變化；對照注釋文件，找出差異表達的轉錄因子。 (3) 借助全基因表達譜芯片，檢測胃癌耐藥細胞SGC7901/ADR和親本細胞SGC7901 全基因表達譜的變化；對照注釋文件，找出差異表達的基因。 (4) 利用生物信息學軟件對差異表達的基因進行分類。 (5)利用酶聯(lián)免疫吸附實驗（ELISA 法）對轉錄因子活性譜芯片結果進行初步驗證。 (6) 構建CUTL1 小干擾RNA 表達載體pSIREN-RetroQ-

6、CUTL1 siRNA1 、pSIREN-RetroQ-CUTL1 siRNA2 和pSIREN-RetroQ 空載體。 (7) 通過細胞轉染、克隆篩選等方法，利用pSIREN-RetroQ-CUTL1 siRNA 表達載體抑制SGC7901 細胞中CUTL1 的表達。 (8) 通過Western blot、定量RT-PCR 法、ELISA 和OATFA 法驗證上一步實驗。 (9) 通過MTT 法檢測篩選出的細胞

7、系對阿霉素等多種化療藥物的敏感程度。 (10) 利用全基因表達譜芯片，檢測CUTL1 敲除細胞SGC7901/CDPi 及對照細胞SGC7901/RetroQ 的基因表達譜，比較得出兩株細胞的差異表達基因。 (11)綜合分析兩張表達譜芯片結果，找出轉錄因子CUTL1 通路相關的耐藥分子。 【結果】 (1) 在芯片注釋文件Matrix 矩陣中查找轉錄因子活性譜芯片中表達差異點所對應的轉錄因子，其中，在SGC

8、7901/ADR 細胞中表達下降的轉錄因子為：CUTL1/CDP、PTX2、AR、HSF；表達水平升高的轉錄因子為AP-1、C/EBPα、C/EBPβ、C/EBPΔ、AML1、AML2 、AML3 、FOXO1a和E4BP4。其中，CUTL1 活性變化最為明顯，而且其與耐藥的關系迄今尚未見報道。 (2) 全基因表達譜芯片結果顯示，SGC7901/ADR 細胞和親本細胞SGC7901 相比，共有430 個差異表達基因。 (

9、3) 利用BIORAG 等生物信息學軟件，根據(jù)基因的生物學功能對430 個差異表達基因進行分類：4％為凋亡相關基因，4％為細胞周期相關基因，3％為黏附相關基因，2％為免疫調節(jié)基因，13％的基因在細胞信號轉導過程中發(fā)揮重要作用，11％為細胞轉運相關基因，8％的基因在轉錄過程中發(fā)揮重要作用。在SGC7901/ADR 細胞表達明顯變化的基因中，有一部分是已報道的耐藥相關分子，它們是：ABCC、ABCC2、ABCC3、CAV1、CAV2、FOL

10、R1、RAC1、PFN2、TOP2A、IL1 A、GAGE1、ABCB1、CYP11A1、ErbB3、ITPR1、EREG、IL6、RAD21、B2M、IL6、FN1、CYR61、GSS、HRG、SR1、C7 和PTGS2。 (4) ELISA 結果顯示：CUTL1 在SGC7901/ADR 細胞中表達明顯下降，與芯片結果一致。 (5) 構建了CUTL1小干擾RNA 表達載體pSIREN-RetroQ-CUTL1siRN

11、A1 、pSIREN-RetroQ-CUTL1siRNA2 和pSIREN- RetroQ 空載體。 (6) 利用脂質體將pSIREN-RetroQ-CUTL1 siRNA1 、pSIREN-RetroQ-CUTL1siRNA2 和pSIREN-RetroQ 空載體轉染入SGC7901 細胞，經(jīng)過約45 天的嘌呤霉素持續(xù)篩選，獲得穩(wěn)定的抗性細胞SGC7901/CDPi1(pSIREN-RetroQ-CUTL1/CDPsiRNA1

12、 質粒轉染細胞) 、SGC7901/CDPi2(pSIREN-RetroQ-CUTL1/CDPsiRNA2 質粒轉染細胞) 和SGC7901/ RetroQ(pSIREN-RetroQ 空載體質粒轉染細胞)。 (7) 定量RT-PCR 法檢測結果表明,CUTL1mRNA的表達量在SGC7901/CDPi2 的表達量是其在SGC7901/ RetroQ細胞中表達量的0.5 倍。 (8) Western blot 結果證實，

13、 CUTL1 小干擾RNA 表達載體轉染SGC7901 細胞后降低了CUTL1 的表達。 (9) ELISA 結果顯示，CUTL1 在SGC7901/CDPi2 中的活性與SGC7901/ RetroQ 細胞相比明顯下降。 (10) OATFA 結果同樣證明了CUTL1 在SGC7901/CDPi2 中的活性與SGC7901/ RetroQ 細胞相比明顯下降。 (11)體外藥物敏感性分析結果顯示，與SGC7901

14、/ RetroQ 細胞相比， SGC7901/CDPi2 細胞對阿霉素等多種化療藥物的敏感性顯著降低。 (12) 全基因表達譜芯片結果顯示，SGC7901/CDPi2 細胞和對照細胞SGC7901/RetroQ 細胞相比，共有54 個差異表達基因。其中，CUTL1 上調的基因有11 個，CUTL1 下調的基因有43 個。綜合分析兩張表達譜芯片的結果顯示，CUTL1 下調的基因CGA、COL4A6、C4.4A、GIP2 和BMP6

15、 在SGC7901/ADR 中表達明顯升高，即這5 個基因是CUTL1 通路相關的耐藥分子。 【結論】 (1)轉錄因子活性譜芯片OATFA是一個新的高效篩選平臺，本研究利用OATFA 進行胃癌耐藥相關轉錄因子的篩選； (2) CUTL1 是一個在細胞生長發(fā)育過程中發(fā)揮重要作用的轉錄因子，其與胃癌MDR的關系尚未有文獻報道，本研究首次提出并證實了CUTL1 在胃癌耐藥發(fā)生發(fā)展中的重要作用：CUTL1 在耐藥細胞中的