三步登天轻松搞定肿瘤基因功能研究

肿瘤研究简单来讲,可概括为三步:第一步通过不同细胞株,比如肿瘤恶性化程度增高、耐药细胞株中及其亲本细胞株中筛选差异表达基因。第二步:通过基因过表达与敲减技术,构建细胞模型,进而进行表型的研究,分为体内与体外水平,体外即细胞周期的改变、细胞迁移侵袭能力的改变、细胞增殖凋亡的改变等,体外实验可通过构建裸鼠模型、PDX模型(患者原代肿瘤组织的肿瘤移植模型)等。最后一步,即探究基因参与的机制,如信号通路的改变、下游靶基因的改变等。

通过以上我们可以发现基因过表达或敲减技术是基因研究中非常重要的工具,是进行基因功能研究必不可少的手段。

今天以下面文献为例,解析基因过表达与敲减技术在肿瘤研究中的应用。

背景

对于晚期卵巢癌患者,顺铂是肿瘤切除术后常见化疗治疗药物。顺铂是一种铂类似物,可以导致DNA链内或链间交联反应进而阻碍正常的DNA功能。卵巢癌患者的存活率较低,一方面由于诊断时间较晚,另一方面则是传统化疗药物的耐药机制。

近年来,Wnt信号传导途径广泛参与多种肿瘤的发生进展和化疗药物耐药性的发生,而且是肿瘤细胞中上皮间质化(EMT)现象的关键信号通路。来自澳大利亚新南威尔士大学医学院、妇女和儿童健康学院、妇科癌症研究小组团队致力于探究Wnt信号受体受体酪氨酸激酶样孤儿受体1/2在乳腺癌、卵巢癌、子宫内膜癌等肿瘤发生中的重要作用。由于新型Wnt受体ROR1和ROR2与卵巢癌预后相关联。因此作者想探究ROR2及其姐妹受体ROR1是否参与卵巢癌迁移和侵袭过程,进而进行了以下研究。

文章设计思路

作者验证发现ROR1和ROR2基因在A-顺铂耐药细胞株与亲本A细胞系中存在差异表达,于是作者就从两方面进行了基因的功能研究,文章的整体思路整理如下:

1.A-顺铂耐药细胞株中,ROR1和ROR2的转录水平升高,通过小干扰RNA(siRNA)进行敲减,共设三组:(1)ROR1敲减组;(2)ROR2敲减组;(3)ROR1和ROR2敲减组。

然后进行细胞划痕,细胞迁移,细胞侵袭,以及顺铂药物耐药性检测。探究ROR1和ROR2基因敲减对耐药细胞的影响。

2.亲本A细胞株中,ROR1和ROR2的表达低于耐药组,通过构建过表达质粒进行基因过表达,共设三组:(1)ROR1过表达组;(2)ROR2过表达组;(3)ROR1和ROR2过表达组。

然后进行细胞划痕,细胞迁移,细胞侵袭,以及顺铂药物耐药性检测。探究ROR1和ROR2基因过表达引起的细胞变化。

差异基因的筛选

作者前期研究中,已经确定ROR1和ROR2在上皮性卵巢癌中表达上调,并参与调控细胞的迁移和侵袭。临床上,卵巢癌患者侵袭性疾病常常在化疗或化疗后复发。因此,作者选择顺铂耐药细胞系A模型研究ROR在上皮性卵巢癌中的作用。

与亲本A细胞系相比,A-顺铂耐药细胞中ROR1和ROR2的转录水平升高,β-catenin信号通路激活,下游靶基因CJUN,RHOA以及NFAT等表达显著上调,同时,细胞的迁移与侵袭能力增强,EMT发生相关基因MMP3,BMP2表达上调,CDH1,CDH2表达显著降低。

基因的敲减实验

(1)作者向细胞中转染ROR1和ROR2siRNA进行基因的敲减,ROR1敲减对细胞迁移性与侵袭性并无影响,但ROR2敲减可以降低细胞增殖能力。

(2)作者进行了细胞划痕与细胞Transwell迁移实验发现:ROR1、ROR2分别敲减都能显著降低细胞迁移、Transwell迁移能力。两基因同时敲减抑制作用最强。

(3)作者也进行了基质胶涂层Transwells小室实验,结果法ixan:ROR1基因敲减可以引起肿瘤细胞侵袭能力降低,但不如ROR2基因敲减显著。两基因同时敲减抑制效果更强。

(4)作者选用不同剂量顺铂处理A-cis细胞,通过检测细胞活力观察瞧见细胞对顺铂药物的敏感性。实验结果发现单独敲减ROR1基因或ROR2基因,A-cis细胞对化疗药物耐药性没有产生影响。然而,与对照细胞相比,联合ROR1和ROR2敲减,可以增强细胞对顺铂药物的敏感性。

基因的过表达实验

(1)作者在A细胞中进行了ROR1与ROR2基因的过表达。结果显示基因过表达对细胞增殖并无影响。但过表达ROR1对细胞迁移能力无影响,但ROR2过表达质粒转染24小时后,细胞迁移有明显的增加。

(2)基质胶涂层transwells小室实验证明,ROR1过表达增加细胞侵袭能力。但是,ROR2过表达后的细胞侵袭没有变化。

(3)作者选用不同剂量顺铂处理A细胞,分别过表达ROR1和ROR2基因对化疗耐药性没有影响。同时过表达ROR1和ROR2基因也不足以增加细胞化疗耐药性。

结论

通过以上研究,作者研究发现ROR1和ROR2基因在卵巢癌化疗耐药模型中表达上调,并通过调节细胞迁移和侵袭参与EMT现象,可能引起肿瘤的转移。未来有望针对ROR受体为化疗耐药卵巢癌患者提供了一个潜在的治疗途径。

在上文中,作者运用小干扰RNA(siRNA)进行顺时敲减,通过构建过表达质粒进行稳定过表达。这在基因研究中都是常用的方法,除此之外,基因的敲减还可以通过构建短发卡结构RNA(shRNA)慢病毒质粒进行基因的稳定敲减。大家可以







































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