关键词:
视网膜母细胞瘤
MYCN
细胞周期蛋白依赖性激7
THZ1
超级增强子
摘要:
背景及目的:
视网膜母细胞瘤(Retinoblastoma,RB)是婴幼儿最常见的眼部恶性肿瘤。其中,约7%的RB患者的基因中存在MYCN扩增,这类肿瘤的生长速度快、恶性程度高且预后差。MYCN是一种转录因子,同时也是一种原癌基因。虽然在多种有MYCN扩增的肿瘤中靶向MYCN的疗效已得到验证,但由于MYCN蛋白缺乏与药物结合的结构域,直接靶向MYCN一直存在困难,故需考虑间接靶向MYCN的途径。近年来研究发现了超级增强子(Super enhancers,SEs),其功能类似于普通增强子但效能更强,且与肿瘤中过表达的基因密切相关。CDK7是SEs的重要组成分子之一,其抑制剂(THZ1)已在神经母细胞瘤、食管鳞状细胞癌和骨肉瘤等肿瘤的研究中被证实了具有抑制SEs下游基因及抑制肿瘤生长的作用,而在RB中还缺乏此类研究。因此,本研究选择可以靶向SEs组成成分CDK7的抑制剂THZ1,通过体外培养Y79和Weri-RB1细胞检测THZ1对MYCN扩增型RB细胞增殖、周期和凋亡,以及对药物作用相关分子表达的影响;通过转录组测序探究THZ1作用于MYCN扩增型RB细胞的分子机制;利用小鼠RB皮下移植瘤模型检测体内条件下THZ1对MYCN扩增型RB的生长抑制作用及相关蛋白表达的影响。本研究通过上述实验,拟探究THZ1对MYCN扩增型RB的作用和机制,为此类疾病的治疗提供更优的选择。
材料和方法:
(1)分子作用靶点的选择:检索SEs相关网站(SEdb和SEanalysis)中RB组织的SEs相关数据,获得RB中SEs相关基因及其分布情况。分析ENCODE网站提供的两例MYCN扩增型RB细胞株(Weri-RB1)中H3K27ac蛋白的Ch IP-seq数据,利用ROSE算法确定H3K27ac的信号峰值,再依据信号强度明确各增强子区域,并区分出普通增强子(Typical enhancers,TEs)和SEs。随后,依据近端基因原则确定被SEs调控的下游基因,以明确在这类RB肿瘤中MYCN是否被SEs所调控,是否可通过SEs组成成分CDK7的抑制剂THZ1来间接靶向MYCN,从而达到抑制肿瘤生长的目的。
(2)体外实验:选择有MYCN扩增的两种RB细胞株(Y79和Weri-RB1)和在体生长环境类似的视网膜色素上皮细胞株(ARPE-19)作为正常对照,利用细胞增殖及毒性检测试剂盒(Cell Counting Kit-8,CCK8)检测THZ1对细胞增殖和毒性的影响,并计算半数抑制浓度用于后续功能探究实验。利用流式细胞仪、细胞周期和细胞凋亡试剂盒检测不同浓度THZ1对RB细胞周期和凋亡的影响。设置THZ1给药组(0.05μM,12h)和0.1%二甲亚砜溶剂对照组,使用逆转录酶实时荧光定量聚合酶链反应(RT-q PCR)检测CDK7、MYCN、细胞周期相关分子的转录量变化情况;再利用蛋白质印迹法(Western blot)检测多个THZ1浓度(0.01、0.05、0.1μM)作用24h后CDK7、Pol II的2、5、7丝氨酸磷酸化位点(Pol II ser2、5、7)蛋白表达量的变化情况,以及上述多个浓度在不同作用时间下(6、12、24h),MYCN蛋白表达量的变化情况,并进行灰度半定量分析;使用细胞免疫荧光技术检测THZ1(0.05μM,12h)作用于两种RB细胞后,MYCN蛋白和脱氧核糖核苷酸末端转移酶介导的缺口末端标记(TUNEL)阳性率变化情况。
(3)测序数据分析:对两种RB细胞株进行转录组测序,分析数据寻找THZ1作用后两种细胞分别和共同的差异基因,并对两种细胞的差异基因取交集后行基因本体论(Genetic ontology,GO)、京都基因和基因组百科全书(Kyoto encyclopedia of genes and genomes,KEGG)聚类分析,寻找差异基因聚类的通路,对显著聚类通路中部分重要基因的转录量和表达量进行RT-q PCR及Western blot验证。为研究差异基因与MYCN的关联,利用String网站探究差异基因中与MYCN相关的分子,绘制其关联网状图,并进行RT-q PCR验证其转录量变化趋势。同时,利用基因富集分析(Gene set enrichment analysis,GSEA)差异基因是否聚类于既往研究发现的157个MYCN通路基因,并对聚类了的基因进行GO分析,探究本研究所得差异基因中MYCN通路基因聚类的通路。
由于THZ1也会干扰SEs的功能,故继续探究给药后表达受抑制且可能与其上游SEs相关的基因。再次利用ENCODE网站下载所得Ch IP-seq数据,并结合本研究转录组数据,选择在未给药Weri-RB1中被SEs调控且给药后测序结果显示转录量降低的转录因子,推测其为被THZ1间接抑