胚肝細(xì)胞誘導(dǎo)肝癌細(xì)胞株HepG2再分化中調(diào)控環(huán)路的重建.pdf_第1頁(yè)
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文檔簡(jiǎn)介

1、目的:
  全球癌癥數(shù)據(jù)顯示,肝癌發(fā)病率是世界所有惡性腫瘤的第5位,每年約有70萬(wàn)人死于肝癌。我國(guó)是全球肝癌發(fā)病率最高的國(guó)家,肝癌發(fā)病人數(shù)超過全球發(fā)病人數(shù)的50%,其中90%以上為肝細(xì)胞肝癌(hepatocellular carcinoma,HCC)。然而,目前對(duì)于HCC的治療存在著切除率低、肝源有限、毒副作用大、復(fù)發(fā)率高等問題,即使在發(fā)達(dá)國(guó)家,5年的相對(duì)生存率不到15%,嚴(yán)重威脅著人類生命健康。因此,闡明HCC的發(fā)病機(jī)制,尋求有

2、效根除HCC的方法,成為生命科學(xué)界和醫(yī)學(xué)界的重點(diǎn)和難點(diǎn)。
  早在20世紀(jì)70年代,Pierce等人提出了腫瘤是一個(gè)發(fā)育生物學(xué)問題的理論。更多的研究證實(shí),早期胚胎發(fā)育和腫瘤發(fā)生在許多方面存在著驚人的相似性,如早期胚胎細(xì)胞的分化和增殖機(jī)制與腫瘤細(xì)胞的分化和增殖機(jī)制;早期胚胎植入與腫瘤的侵襲性轉(zhuǎn)移;兩者的免疫逃避機(jī)制等。Misirlioglu等證實(shí)腫瘤細(xì)胞有胚胎性基因的表達(dá),如甲胎蛋白(alpha-fetoprotein,AFP)、癌

3、胚抗原(carcinoembryonic antigen,CEA)和胰胚抗原(pancreatic oncotetal antigen,POA)等;繼而,Dvorak等研究發(fā)現(xiàn)胚胎植入子宮內(nèi)膜的過程也有大量腫瘤形成過程中癌基因的表達(dá)。Hochedlinger等也同樣證實(shí)了胚胎微環(huán)境可能存在調(diào)控腫瘤細(xì)胞向特定細(xì)胞分化并改變其惡性表型的機(jī)制。據(jù)此,導(dǎo)師齊錦生教授提出,胚胎細(xì)胞誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞的再分化具有組織和時(shí)間特異性,用特定發(fā)育階段的胚肝細(xì)胞

4、與肝癌細(xì)胞HepG2共培養(yǎng),可誘導(dǎo)肝癌細(xì)胞HepG2的再分化,且已經(jīng)實(shí)驗(yàn)證實(shí),本實(shí)驗(yàn)旨在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步探討誘導(dǎo)分化過程中的主要分子機(jī)制。
  Young等人發(fā)現(xiàn)肝細(xì)胞中,HNF4α、HNF1α、HNF6和USF1之間通過相互調(diào)節(jié)及自我調(diào)節(jié)作用形成了高度關(guān)聯(lián)的核心轉(zhuǎn)錄調(diào)控環(huán)路。相關(guān)研究也發(fā)現(xiàn),肝富集轉(zhuǎn)錄因子(Liver enriched transcription factors,LETFs)包括C/EBP、DBP、HNF3、HNF

5、1、HNF4、HNF6在胚肝的發(fā)育和分化過程中起著至關(guān)重要的作用。HNF4α是調(diào)節(jié)肝細(xì)胞分化和功能特異性的關(guān)鍵因子,其表達(dá)維持著肝正常的分化狀態(tài)和功能,表達(dá)缺失則會(huì)刺激肝細(xì)胞增殖導(dǎo)致HCC。因此,HNF4α可看作HCC的抑癌基因,可能成為治療HCC的一個(gè)新靶點(diǎn)。
  本實(shí)驗(yàn)小組前期試驗(yàn)證明,13.5天和14.5天的胚肝細(xì)胞與肝癌細(xì)胞HepG2細(xì)胞共培養(yǎng)48h后,HepG2細(xì)胞生長(zhǎng)明顯抑制,且部分細(xì)胞回縮、變圓,最終崩解;HepG2

6、細(xì)胞中分化標(biāo)志HNF4α、HNF1α、HNF6和USF1在轉(zhuǎn)錄水平和蛋白水平均上調(diào),原癌基因 c-Myc在轉(zhuǎn)錄水平和蛋白水平均下調(diào);HepG2細(xì)胞中AFP蛋白含量明顯下降。說明胚肝細(xì)胞可誘導(dǎo)肝癌細(xì)胞的再分化,且具有組織和時(shí)間特異性。然而,肝癌細(xì)胞 HepG2再分化過程是否是重建了 HepG2細(xì)胞中 HNF4α、HNF1α、HNF6和 USF1的核心調(diào)控環(huán)路;HNF4α是否是此調(diào)控環(huán)路的核心因子;仍需進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)證明。
  本實(shí)驗(yàn)旨

7、在在前期實(shí)驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步揭示胚肝細(xì)胞誘導(dǎo)肝癌細(xì)胞再分化的主要分子機(jī)制。首先用13.5d的胚肝細(xì)胞與肝癌細(xì)胞HepG2共培養(yǎng)48h后,利用染色質(zhì)免疫共沉淀(Chromatin Immunoprecipitation,ChIP)技術(shù),檢測(cè)HepG2細(xì)胞中HNF4α、HNF1α、HNF6和USF1的核心調(diào)控環(huán)路的重新建立。在轉(zhuǎn)染siRNA-HNF4α(si-HNF4α),敲低HepG2細(xì)胞中 HNF4α的表達(dá),檢測(cè)共培養(yǎng)后,HepG2

8、細(xì)胞中HNF4α、HNF1α、HNF6和USF1轉(zhuǎn)錄水平和蛋白水平的變化,進(jìn)一步證明HNF4α、HNF1α、HNF6和USF1之間的相互調(diào)控作用;利用免疫熒光法檢測(cè)HepG2細(xì)胞中AFP的表達(dá)變化;探明了阻斷HNF4α、HNF1α、HNF6和USF1之間的調(diào)控環(huán)路后,對(duì)胚肝細(xì)胞誘導(dǎo)肝癌細(xì)胞的再分化過程的影響。據(jù)此,探討胚肝細(xì)胞誘導(dǎo)肝癌細(xì)胞再分化的主要分子機(jī)制,為治療HCC提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)。
  方法:
  1.細(xì)胞的培養(yǎng)

9、  HepG2細(xì)胞: HepG2細(xì)胞用含1%非必需氨基酸和10%新生牛血清的DMEM高糖培養(yǎng)基培養(yǎng),0.25%的胰蛋白酶消化傳代,接種于100ml培養(yǎng)瓶中,在37℃、5%CO2培養(yǎng)箱中培養(yǎng)。
  原代胚肝細(xì)胞分離及培養(yǎng):采用Ⅳ膠原酶消化法,從孕鼠腹中取得胎鼠,分離出胚肝,將胚肝組織剪成組織塊,Ⅳ膠原酶消化胚肝組織塊,成功分離為單個(gè)胚肝細(xì)胞;多次重復(fù)差速貼壁法除去成纖維細(xì)胞,純化胚肝細(xì)胞;高糖DMEM培養(yǎng)胚肝細(xì)胞。
  2.實(shí)

10、驗(yàn)設(shè)計(jì)與分組:
  (1)誘導(dǎo)HepG2細(xì)胞再分化的過程中,檢測(cè)HNF4α、HNF1α、HNF6和USF1之間的相互調(diào)節(jié)作用,實(shí)驗(yàn)分成2組:untreated組(單純HepG2細(xì)胞);co-culture組(HepG2細(xì)胞與13.5d的胚肝細(xì)胞共培養(yǎng)48h)。
  (2)用Lipofectamine2000(Lipo2000)將FAM-siRNA轉(zhuǎn)入HepG2細(xì)胞中,轉(zhuǎn)染效率的評(píng)價(jià),實(shí)驗(yàn)分成2組:轉(zhuǎn)染試劑對(duì)照(Mock)組;

11、FAM-siRNA組。
  (3)HepG2細(xì)胞中轉(zhuǎn)染si-GAPDH,計(jì)算陽(yáng)性對(duì)照的抑制率,實(shí)驗(yàn)分成2組:Mock組;si-GAPDH組。
  (4)HepG2細(xì)胞轉(zhuǎn)染si-HNF4α,不同靶點(diǎn)si-HNF4α的抑制率,按照同一siRNA(pmol)與Lipo2000(μl)比例(1:0.05),不同靶點(diǎn)分成5組:Mock組;陰性對(duì)照(si-NC)組;si-HNF4α-273(si-T1)組;si-HNF4α-297(si

12、-T2)組;si-HNF4α-699(si-T3)組。
  (5)HepG2細(xì)胞中轉(zhuǎn)染 si-HNF4α,不同濃度 si-HNF4α的抑制率,按照同一靶點(diǎn)(HNF4α-273),不同siRNA(pmol)與Lipo2000(μl)比例,分成5組:Mock組;si-NC組;1:0.04組;1:0.05組;1:0.06組。
  (6)HepG2細(xì)胞轉(zhuǎn)染si-HNF4α24h后,再與13.5d的胚肝細(xì)胞共培養(yǎng)48h,實(shí)驗(yàn)分成4組:

13、untreated組(單純 HepG2細(xì)胞);co-culture組;co-culture+si-NC組;co-culture+si-HNF4α組。
  3.胚肝細(xì)胞誘導(dǎo)肝癌細(xì)胞HepG2再分化的過程中,HepG2細(xì)胞中HNF4α、HNF1α、HNF6和USF1相互調(diào)節(jié)作用的檢測(cè)
  收集細(xì)胞,ChIP技術(shù)檢測(cè)HepG2細(xì)胞中HNF4α、HNF1α、HNF6和USF1之間的相互調(diào)節(jié)作用。
  4.HepG2細(xì)胞轉(zhuǎn)染si

14、RNA,轉(zhuǎn)染效率、si-GAPDH抑制率和si-HNF4α抑制率的計(jì)算
  利用熒光顯微鏡和流式細(xì)胞術(shù)計(jì)算轉(zhuǎn)染效率。
  Trizol一步法提取HepG2細(xì)胞中總RNA,用β-actin做內(nèi)參,Real-time PCR方法檢測(cè)GAPDH和HNF4α的mRNA表達(dá),計(jì)算GAPDH和HNF4α的抑制率。
  5.肝癌細(xì)胞HepG2轉(zhuǎn)染si-HNF4α后,再與13.5d的胚肝細(xì)胞共培養(yǎng)48h,HepG2細(xì)胞中HNF4α、H

15、NF1α、HNF6、USF1和c-Myc轉(zhuǎn)錄水平的檢測(cè)
  Trizol一步法分別提取 HepG2細(xì)胞中總 RNA;用β-actin做內(nèi)參, Real-time PCR方法檢測(cè)HNF4α、HNF1α、HNF6、USF1和c-Myc的mRNA表達(dá)。
  6.肝癌細(xì)胞HepG2轉(zhuǎn)染si-HNF4α后,再與13.5d的胚肝細(xì)胞共培養(yǎng)48h,HepG2細(xì)胞中HNF4α、HNF1α、HNF6和USF1蛋白水平的檢測(cè)
  RIPA

16、裂解法分別提取HepG2細(xì)胞中總蛋白,Lowry法測(cè)定蛋白含量,Western-blotting檢測(cè)HepG2細(xì)胞中HNF4α、HNF1α和USF1的蛋白含量。
  7.肝癌細(xì)胞HepG2轉(zhuǎn)染si-HNF4α后,再與13.5d的胚肝細(xì)胞共培養(yǎng)48h,HepG2細(xì)胞中AFP蛋白含量的檢測(cè)
  利用免疫熒光法檢測(cè),HepG2細(xì)胞中AFP的表達(dá)量。
  結(jié)果:
  1.原代胚肝細(xì)胞的分離純化及培養(yǎng)
  采用Ⅳ型膠

17、原酶消化法,首先將胚肝組織剪成組織塊,Ⅳ膠原酶消化胚肝組織塊,成功分離為單個(gè)胚肝細(xì)胞;多次重復(fù)差速貼壁法除去成纖維細(xì)胞,純化胚肝細(xì)胞;高糖DMEM培養(yǎng)胚肝細(xì)胞,利用免疫熒光法檢測(cè)胚肝細(xì)胞中表達(dá)胚肝細(xì)胞特異蛋白AFP,提示原代胚肝細(xì)胞培養(yǎng)成功。2 ChIP技術(shù)檢測(cè)與13.5d的胚肝細(xì)胞共培養(yǎng)48h后,HepG2細(xì)胞內(nèi)HNF4α、HNF1α、HNF6和USF1相互調(diào)節(jié)作用的變化
  2.1.HepG2細(xì)胞與13.5d的胚肝細(xì)胞共培養(yǎng)4

18、8h后,HepG2細(xì)胞內(nèi)HNF4α在HNF1α的啟動(dòng)子區(qū)的結(jié)合作用(6.366±0.099, P<0.05)與untreated組相比顯著升高;
  2.2.HepG2細(xì)胞與13.5d的胚肝細(xì)胞共培養(yǎng)48h后,HepG2細(xì)胞內(nèi)HNF4α在USF1的啟動(dòng)子區(qū)的近端的結(jié)合作用(28.485±1.080, P<0.05)與untreated組相比顯著升高;
  2.3.HepG2細(xì)胞與13.5d的胚肝細(xì)胞共培養(yǎng)48h后,HepG2

19、細(xì)胞內(nèi)HNF4α在USF1的啟動(dòng)子區(qū)的遠(yuǎn)端的結(jié)合作用(19.924±0.622, P<0.05)與untreated組相比顯著升高;
  2.4.HepG2細(xì)胞與13.5d的胚肝細(xì)胞共培養(yǎng)48h后,HepG2細(xì)胞內(nèi)USF1在HNF6的啟動(dòng)子區(qū)的結(jié)合作用(5.606±0.475, P<0.05)與untreated組相比顯著升高;
  2.5.HepG2細(xì)胞與13.5d的胚肝細(xì)胞共培養(yǎng)48h后,HepG2細(xì)胞內(nèi)HNF6在HNF

20、4α的啟動(dòng)子區(qū)近端的結(jié)合作用(2.445±0.181, P<0.05)與untreated組相比顯著升高;
  2.6.HepG2細(xì)胞與13.5d的胚肝細(xì)胞共培養(yǎng)48h后,HepG2細(xì)胞內(nèi)HNF6在HNF4α的啟動(dòng)子區(qū)遠(yuǎn)端的結(jié)合作用(2.767±0.187, P<0.05)與untreated組相比顯著升高;
  2.7.HepG2細(xì)胞與13.5d的胚肝細(xì)胞共培養(yǎng)48h后,HepG2細(xì)胞內(nèi)HNF1α在HNF4α的啟動(dòng)子區(qū)的結(jié)

21、合作用(2.623±0.079, P<0.05)與untreated組相比顯著升高。
  3.HepG2細(xì)胞中轉(zhuǎn)染si-HNF4α,敲低HepG2細(xì)胞中HNF4α的表達(dá)后,再與13.5d的胚肝細(xì)胞共培養(yǎng)48h,檢測(cè)HepG2細(xì)胞中HNF4α、HNF1α、HNF6、USF1和c-Myc轉(zhuǎn)錄水平的變化
  3.1.HepG2細(xì)胞中轉(zhuǎn)染FAM-siRNA,用熒光顯微鏡及流式細(xì)胞術(shù)計(jì)算轉(zhuǎn)染效率>90%;
  3.2.HepG2

22、細(xì)胞中轉(zhuǎn)染si-GAPDH,HepG2細(xì)胞中GAPDH的相對(duì)表達(dá)量(0.437±0.022, P<0.01),與Mock組相比明顯下降;
  3.3.HepG2細(xì)胞中轉(zhuǎn)染不同靶點(diǎn)的si-HNF4α,HepG2細(xì)胞中HNF4αmRNA的相對(duì)表達(dá)量與Mock組相比,si-NC組(1.057±0.030,P>0.05)無(wú)明顯變化,si-T1組(0.366±0.022,P<0.01),si-T2組(0.552±0.037,P<0.01),

23、si-T3組(0.692±0.027,P<0.01),均明顯下降;
  3.4.HepG2細(xì)胞中轉(zhuǎn)染不同濃度的si-HNF4α,HepG2細(xì)胞中HNF4αmRNA的相對(duì)表達(dá)量與Mock組相比,si-NC組(1.063±0.040,P>0.05)無(wú)明顯變化,1:0.04組(0.318±0.033,P<0.01),1:0.05組(0.391±0.035,P<0.01),1:0.06組(0.514±0.021,P<0.01),均明顯下降

24、;
  3.5 HepG2細(xì)胞轉(zhuǎn)染si-HNF4α24h后,再與13.5d的胚肝細(xì)胞共培養(yǎng)48h, HepG2細(xì)胞中HNF4α mRNA的相對(duì)表達(dá)量co-culture組與 untreated組(0.481±0.015, P<0.01)相比,co-culture組明顯升高;HepG2細(xì)胞中HNF4αmRNA的相對(duì)表達(dá)量與co-culture組相比,co-culture+si-NC組(1.029±0.093,P>0.05)無(wú)明顯變化

25、,co-culture+si-HNF4α組(0.319±0.008,P<0.05)明顯下降;
  3.6.HepG2細(xì)胞轉(zhuǎn)染si-HNF4α24h后,再與13.5d的胚肝細(xì)胞共培養(yǎng)48h,HepG2細(xì)胞中 HNF1αmRNA的相對(duì)表達(dá)量co-culture組與 untreated組(0.252±0.049,P<0.01)相比,co-culture組明顯升高;HepG2細(xì)胞中HNF1αmRNA的相對(duì)表達(dá)量與co-culture組相比

26、,co-culture+si-NC組(0.980±0.063,P>0.05)無(wú)明顯變化,co-culture+si-HNF4α組(0.203±0.039,P<0.05)明顯下降;
  3.7.HepG2細(xì)胞轉(zhuǎn)染si-HNF4α24h后,再與13.5d的胚肝細(xì)胞共培養(yǎng)48h,HepG2細(xì)胞中HNF6 mRNA的相對(duì)表達(dá)量co-culture組與 untreated組(0.365±0.010,P<0.01)相比,co-culture組

27、明顯升高;HepG2細(xì)胞中HNF6 mRNA的相對(duì)表達(dá)量與co-culture組相比,co-culture+si-NC組(0.933±0.062,P>0.05)無(wú)明顯變化,co-culture+si-HNF4α組(0.286±0.019,P<0.05)明顯下降;
  3.8.HepG2細(xì)胞轉(zhuǎn)染si-HNF4α24h后,再與13.5d的胚肝細(xì)胞共培養(yǎng)48h,HepG2細(xì)胞中USF1 mRNA的相對(duì)表達(dá)量co-culture組與 un

28、treated組(0.529±0.038, P<0.01)相比,co-culture組明顯升高;HepG2細(xì)胞中 USF1 mRNA的相對(duì)表達(dá)量與co-culture組相比,co-culture+si-NC組(0.974±0.058,P>0.05)無(wú)明顯變化,co-culture+si-HNF4α組(0.429±0.003,P<0.05)明顯下降;
  3.9.HepG2細(xì)胞轉(zhuǎn)染si-HNF4α24h后,再與13.5d的胚肝細(xì)胞共

29、培養(yǎng)48h,HepG2細(xì)胞中c-Myc mRNA的相對(duì)表達(dá)量co-culture組與 untreated組(2.133±0.173,P<0.05)相比,co-culture組明顯降低;HepG2細(xì)胞中c-Myc mRNA的相對(duì)表達(dá)量與co-culture組相比,co-culture+si-NC組(1.104±0.074,P>0.05)無(wú)明顯變化,co-culture+si-HNF4α組(1.622±0.178,P<0.05)明顯升高。<

30、br>  4.HepG2細(xì)胞中轉(zhuǎn)染si-HNF4α,敲低HepG2細(xì)胞中HNF4α的表達(dá)后,再與13.5d的胚肝細(xì)胞共培養(yǎng)48h,檢測(cè)共培養(yǎng)后,HepG2細(xì)胞中HNF4α、HNF1α、HNF6、USF1和c-Myc蛋白水平的變化
  4.1.HepG2細(xì)胞轉(zhuǎn)染si-HNF4α24h后,再與13.5d的胚肝細(xì)胞共培養(yǎng)48h,HepG2細(xì)胞中 HNF4α蛋白的相對(duì)表達(dá)量與 untreated組(0.440±0.017, P<0.01)

31、相比,co-culture組(1.920±0.052)明顯升高;HepG2細(xì)胞中HNF4α蛋白的相對(duì)表達(dá)量與co-culture組相比,co-culture+si-NC組(1.857±0.016,P>0.05)無(wú)明顯變化,co-culture+si-HNF4α組(0.971±0.015, P<0.01)明顯下降;
  4.2.HepG2細(xì)胞轉(zhuǎn)染si-HNF4α24h后,再與13.5d的胚肝細(xì)胞共培養(yǎng)48h, HepG2細(xì)胞中HNF

32、1α蛋白的相對(duì)表達(dá)量與 untreated組(1.168±0.050,P<0.01)相比,co-culture組(1.750±0.056)明顯升高;HepG2細(xì)胞中HNF1α蛋白的相對(duì)表達(dá)量與co-culture組相比,co-culture+si-NC組(2.005±0.069,P>0.05)無(wú)明顯變化,co-culture+si-HNF4α組(0.558±0.017,P<0.01)明顯下降;
  4.3.HepG2細(xì)胞轉(zhuǎn)染si-

33、HNF4α24h后,再與13.5d的胚肝細(xì)胞共培養(yǎng)48h,HepG2細(xì)胞中HNF6蛋白的相對(duì)表達(dá)量與untreated組(0.615±0.032,P<0.01)相比,co-culture組(1.004±0.068)明顯升高;HepG2細(xì)胞中 HNF6蛋白的相對(duì)表達(dá)量與co-culture組相比,co-culture+si-NC組(1.008±0.065,P>0.05)無(wú)明顯變化,co-culture+si-HNF4α組(0.677±0.

34、049,P<0.05)明顯下降;
  4.4.HepG2細(xì)胞轉(zhuǎn)染si-HNF4α24h后,再與13.5d的胚肝細(xì)胞共培養(yǎng)48h,HepG2細(xì)胞中USF1蛋白的相對(duì)表達(dá)量與untreated組(0.688±0.023,P<0.01)相比,co-culture組(1.293±0.033)明顯升高;HepG2細(xì)胞中USF1蛋白的相對(duì)表達(dá)量與 co-culture組相比,co-culture+si-NC組(1.219±0.043,P>0.

35、05)無(wú)明顯變化,co-culture+si-HNF4α組(0.659±0.018,P<0.01)明顯下降;
  4.5.HepG2細(xì)胞轉(zhuǎn)染si-HNF4α24h后,再與13.5d的胚肝細(xì)胞共培養(yǎng)48h,HepG2細(xì)胞中c-Myc蛋白的相對(duì)表達(dá)量與 untreated組(0.344±0.013,P<0.01)相比,co-culture組(0.210±0.014)明顯下降;HepG2細(xì)胞中c-Myc蛋白的相對(duì)表達(dá)量與co-cultu

36、re組相比,co-culture+si-NC組(0.531±0.037,P<0.01)和co-culture+si-HNF4α組(0.317±0.016,P<0.05)都明顯升高。
  5.HepG2細(xì)胞中轉(zhuǎn)染si-HNF4α,敲低HepG2細(xì)胞中HNF4α的表達(dá)后,再與13.5d的胚肝細(xì)胞共培養(yǎng)48h,免疫熒光檢測(cè)HepG2細(xì)胞中AFP蛋白水平的變化
  HepG2細(xì)胞轉(zhuǎn)染si-HNF4α24h后,再與13.5d的胚肝細(xì)胞

37、共培養(yǎng)48h后,免疫熒光法檢測(cè)HepG2細(xì)胞中AFP蛋白的相對(duì)表達(dá)量與untreated組相比,co-culture組明顯降低;HepG2細(xì)胞中 AFP蛋白的相對(duì)表達(dá)量與co-culture組相比,co-culture+si-NC組無(wú)明顯變化,co-culture+si-HNF4α組明顯升高。
  結(jié)論:
  本實(shí)驗(yàn)揭示:小鼠胚肝細(xì)胞誘導(dǎo)人肝癌細(xì)胞 HepG2再分化的分子機(jī)制是,重建了肝癌細(xì)胞HepG2中HNF4α、HNF1

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