Serpine1抑制剂在肝细胞癌微波消融术后抗复发转移中的用途

文档序号:1880464 发布日期:2021-11-26 浏览:21次 >En<

阅读说明:本技术 Serpine1抑制剂在肝细胞癌微波消融术后抗复发转移中的用途 (Application of SERPINE1 inhibitor in preventing recurrence and metastasis after hepatocellular carcinoma microwave ablation ) 是由 刘嵘 束敏峰 韩红 高洋 范卓阳 张巍 杨国威 王建华 颜志平 于 2021-08-23 设计创作,主要内容包括:本发明公开了SERPINE1抑制剂在肝细胞癌微波消融术后抗复发转移中的用途,属于生物医药技术领域。本发明通过建立亚致死热损伤HCCLM3皮下异种移植模型考察SERPINE1抑制剂PAI-039在亚致死热治疗后的体内作用,与对照组相比,PAI-039组显示出更小的异种移植体积,能够显著抑制肿瘤生长,免疫组化结果显示,PAI-039组的SERPINE1和VEGF表达水平显著降低,表明PAI-039可以抑制亚致死热处理后的体内异种移植。本发明提供的SERPINE1抑制剂为微波消融术后抗肝癌复发转移提供一种新的药物治疗方案,为临床上实现进一步提高肝癌患者预后提供了一种新的途径。(The invention discloses an application of an SERPINE1 inhibitor in recurrence-resistant metastasis after hepatocellular carcinoma microwave ablation, belonging to the technical field of biological medicines. The invention researches the in vivo effect of an SERPINE1 inhibitor PAI-039 after sublethal heat treatment by establishing a sublethal heat injury HCCLM3 subcutaneous xenograft model, compared with a control group, the PAI-039 group shows smaller xenograft volume and can obviously inhibit tumor growth, and immunohistochemical results show that the SERPINE1 and VEGF expression level of the PAI-039 group are obviously reduced, which indicates that the PAI-039 can inhibit in vivo xenograft after sublethal heat treatment. The SERPINE1 inhibitor provided by the invention provides a new drug treatment scheme for resisting liver cancer recurrence and metastasis after microwave ablation, and provides a new approach for further improving prognosis of liver cancer patients clinically.)

SERPINE1抑制剂在肝细胞癌微波消融术后抗复发转移中的 用途

技术领域

本发明涉及SERPINE1抑制剂在肝细胞癌微波消融术后抗复发转移中的用途,属于生物医药技术领域。

背景技术

肝细胞癌(HCC,以下简称“肝癌”)在我国恶性肿瘤中位居第三,五年总体生存率仅为12.1%。肝癌的治疗手段多种多样,如外科切除、肝移植、介入治疗、微波/射频消融、靶向药物、全身化疗等。在《原发性肝癌诊疗规范(2019版)》中,微波消融是治疗肝癌的一种重要手段。然而,微波消融后残癌复发转移是患者死亡的关键原因,进一步发现新的治疗手段对提高肝癌总体预后意义重大。

血管生成被认为是肿瘤转移最重要的病理过程之一。在肝细胞癌(HCC)中,由于肿瘤血供一般比较丰富,医生很容易区分恶性病变和良性病变。因此,抗血管生成治疗成为肝癌治疗肿瘤的有效手段。多年来,血管内皮生长因子A(VEGF-A)是恶性血管生成中一种关键的促血管生成细胞因子。许多研究报告了VEGF在HCC中的“不良作用”。尽管索拉非尼是一种靶向VEGFR的TKI抑制剂,且已被FDA批准用于治疗晚期或不可切除的HCC十多年,但应用索拉非尼的患者总生存期仅延长3个月左右。

纤溶酶原激活剂抑制剂I型(也称为SERPINE1、PAI-1)是丝氨酸蛋白酶抑制剂超家族的成员,最早被报道可降低基质金属蛋白酶(MMP)的活化,从而破坏细胞微环境的平衡。最近的研究证明了SERPINE1与癌症之间的关系。詹姆斯等人揭示miR-30c通过阻断乳腺癌和肺癌中的SERPINE1来抑制致癌作用;来自Teng等人的研究说明NKX2-1-AS1/miR-145-5p轴正向上调胃癌中SERPINE1的翻译。在HCC方面,SERPINE1发挥的作用尚不清楚。

RNA甲基化是真核细胞转录后水平的重要修饰,已被证明发挥不同的作用。有一半以上的RNA甲基化是N6-甲基腺苷(m6A修饰)。迄今为止,m6A修饰已被证明广泛参与了肿瘤转移的过程。陈等人证明METTL3/m6A/GLS2轴促进食管鳞状细胞癌的进展;侯等人揭示YTHDC1/m6A通过上调miR-30d抑制胰腺导管腺癌;陈等人说明m6A状态决定了乳腺癌肺转移的发生。然而,关于m6A修饰是否以及如何在HCC亚致死热处理后的血管生成中起作用,知之甚少。

最近,类器官技术已成为研究癌症生物学、临床转化和精准医疗的重要模型。与传统的二维细胞系相比,患者来源的类器官(PDO)可以更准确地概括肿瘤组织学和遗传学特征。患者来源移植模型(PDX)更昂贵、更耗时,并且可能在小鼠特异性肿瘤进化下。PDO是一种体外三维(3-D)肿瘤模型,具有自我更新和自我组织的能力,并保留了来源肿瘤的关键特征。在之前的研究中曾采用HCC PDO模型来评估亚致死热处理后的表型变化,发现HCC PDO表现出高转移特征,这可能与CD-47介导的EMT作用有关。因此,亚致死热处理可引起HCC的侵袭,这表明微波消融有可能导致肿瘤转移。另一方面,血管生成普遍与肿瘤转移密切相关。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是:肝细胞癌微波消融术进行治疗后存在残癌复发转移等问题。

为了解决上述技术问题,本发明提供了SERPINE1抑制剂在制备微波消融术后抗肝癌复发转移的药物中的应用。

优选地,所述药物包括医学上可接受的载体和有效量的活性成分,所述活性成分为SERPINE1抑制剂。

优选地,所述的SERPINE1抑制剂包括PAI-039。

本发明的PAI-039,化学名为1-苄基-5-(4-(三氟甲氧基)苯基)-1H-吲哚-3-基)氧乙酸;α-氧代-1-(苯基甲基)-5-[4-(三氟甲氧基)苯基]-1H-吲哚-3-乙酸,又名Tiplasinin、Tiplaxtinin、WAY-168039,是一种有效的,具有口服活性的选择性的纤溶酶原激活物抑制剂-1(PAI-1)抑制剂,具有式(I)的结构,分子量为439.38,其化学式为C24H16F3NO4

与现有技术相比,本发明的有益效果在于:

本发明提供的SERPINE1抑制剂为微波消融术后抗肝癌复发转移提供一种新的药物治疗方案,为临床上实现进一步提高肝癌患者预后提供了一种新的途径。

附图说明

图1A:展示亚致死热损伤细胞模型RNA-seq结果中的“前25个增加的基因”和“前25个减少的基因”的热图;

图1B:基于三个GO术语“血管生成”、“正向调控血管生成”和“细胞外分泌蛋白”绘制的维恩图以及维恩图的具体“交叉基因”列表;

图1C:表示SERPINE1在mRNA和蛋白质水平上的变化。

图1D:表示TCGA数据库中SERPINE1高表达和低表达患者的总体存活率;

图1E:表示HCC不同阶段SERPINE1的表达水平;

图1F:表示HPA数据库中SERPINE1的典型蛋白质水平

图1G:表示SERPINE1在接受切除的患者的HCC和癌旁组织中的表达;

图1H:表示VX2兔消融模型建立示意图;

图1I:表示消融手术前成功建立VX2肝癌原位;代表性肿瘤为7×7mm2;a:肿瘤;b:正常肝组织;

图1J:表示对兔子模型进行微波消融的示意图;

图1K:表示超声图像显示微波消融后1天、3天、7天、14天的一般情况;①:正常肝组织;②:残留肿瘤;③:消融组织;

图1L:表示H.E.染色(×10)前后消融部分周围的残留肿瘤和正常肝脏;a:肿瘤;b:消融组织;c:周围炎性部位;d:正常肝组织;)

图1M:表示不同时间点残留兔肝癌SERPINE1的相对mRNA水平和相对蛋白水平;

图2A:表示HCCLM3和Huh7细胞系在37℃培养条件下,敲低SERPINE1后mRNA表达水平和蛋白表达水平降低,46℃培养条件可部分恢复SERPINE1的mRNA表达水平和蛋白表达水平;

图2B:表示HCCLM3和Huh7细胞系在37℃培养条件下,SERPINE1抑制剂PAI-039使SERPINE1的mRNA转录水平和蛋白表达水平下降,46℃培养条件可部分恢复SERPINE1的mRNA水平和蛋白表达水平;

图2C:表示ELISA显示在HCCLM3细胞系在37℃培养条件下,敲低SERPINE1后细胞外上清液中SERPINE1的水平下降,46℃培养条件可部分恢复SERPINE1的水平,而ELISA显示在Huh7细胞系在37℃培养条件下,敲低SERPINE1后细胞外上清液中SERPINE1的水平下降,46℃培养条件无法显著恢复SERPINE1的水平;

图2D:展示HUVEC的管形成试验,收集来自HCCLM3或Huh7的在不同处理条件下获得的上清培养HUVEC 48小时,与直接使用37℃培养条件的上清液相比,使用敲低SERPINE1后细胞外上清液中培养后管形成数量显著降低,使用46℃培养条件获得的上清液可部分恢复管形成数量;

图2E:表示在HUVEC的管形成试验中,收集来自HCCLM3或Huh7的在不同处理条件下获得的上清培养HUVEC 48小时,与直接使用37℃培养条件的上清液相比,使用加入PAI-039后的培养上清液后管形成数量显著降低,而使用46摄氏度培养条件的上清液可显著增加管形成数量;

图2F:展示STRING分析显示与SERPINE1潜在相关蛋白较多,且VEGF,SMAD2,SMAD3和SMAD7与SERPINE1显著相关;

图2G:显示在HCCLM3和Huh7肝癌细胞中,SERPINE1敲低后VEGF的蛋白水平表达显著降低,而在46℃培养条件下,VEGF的表达水平可以增加;

图2H:显示在HCCLM3和Huh7肝癌细胞中,SERPINE1敲低后,上清液中VEGF的相对表达量显著降低,在加入VEGF后细胞外VEGF表达水平升高;

图2I:展示HCCLM3和Huh7细胞在46℃条件下进行培养,SERPINE1被敲除后VEGF表达降低,加入VEGF后,SERPINE表达无明显变化;

图2J:展示HUVEC的管形成试验,收集来自HCCLM3或Huh7的上清液并用于培养HUVEC 48小时;使用46℃+SERPINE1敲低的上清液处理后,管形成数量降低,当加入VEGF处理后的细胞上清液时,管形成数量增加;

图3A:展示当在HCCLM3或Huh7中敲低METTL3时,加入PAI-1后,SERPINE1的mRNA表达水平升高,METTL3的mRNA表达水平无明显变化;

图3B:表示当在HCCLM3或Huh7中加/不加SERPINE1敲低METTL3时,相对METTL3和SERPINE1蛋白水平;

图3C:展示在HCCLM3或Huh7中,SERPINE1被敲低后,SERPINE1mRNA表达水平无明显变化;

图3D:展示当SERPINE1在HCCLM3或Huh7中被敲低时,相对METTL3和SERPINE1蛋白水平;

图3E:展示来自RMBase的SERPINE1预测的m6A修饰位点示意图;

图3F:表示野生型或m6A共有序列突变体SERPINE1 cDNA与萤火虫荧光素酶报告基因融合,SERPINE1的m6A共有序列的突变解除了HCCLM3和Huh7中SERPINE1与METTL3的转录后抑制;

图3G:表示HUVEC的小管形成实验,收集来自HCCLM3或Huh7的上清液并用于培养HUVEC 48小时,条件是46℃,敲除METTL3,加入PAI-1后增殖扩增能力提高;

图3H:展示46℃下有/无加SERPINE1敲低METTL3条件下的RNA稳定性测定;

图3I:展示在HCCLM3或Huh7细胞系中,当IGF2BP1被敲低后,IGF2BP1和SERPINE1的转录和翻译水平显著下降;

图3J:展示在HCCLM3或Huh7中,当SERPINE1被敲低后,IGF2BP1和SERPINE1在转录组和翻译水平显著下降;

图3K:展示野生型或m6A共有序列突变体SERPINE1 cDNA与萤火虫荧光素酶报告基因融合,SERPINE1的m6A共有序列的突变解除了HCCLM3和Huh7中SERPINE1与IGF2BP1的转录后抑制;

图4A:表示肝癌类器官是由肝癌细胞构成的三维细胞团,加热后表现出EMT特征;

图4B:表示HE染色显示肝癌类器官具有肝癌组织学特征;

图4C:免疫荧光染色表明PDO-1表现出HCC的典型特征:AFP的阳性表达和EpCAM的阴性表达,且SERPINE1的表达水平在经过46℃热处理的PDO中显著更高,并且这种影响可以通过添加PAI-039来减弱;

图4D:免疫荧光染色表明PDO-2表现出HCC的典型特征:AFP的阳性表达和EpCAM的阴性表达,且SERPINE1的表达水平在经过46℃热处理的PDO中显著更高,并且这种影响可以通过添加PAI-039来减弱;

图4E:免疫荧光染色表明PDO-3表现出HCC的典型特征:AFP的阳性表达和EpCAM的阴性表达,且SERPINE1的表达水平在经过46℃热处理的PDO中显著更高,并且这种影响可以通过添加PAI-039来减弱;

图4F:表示37℃、46℃、46℃+PAI-039条件下SERPINE1表达水平的变化,热处理后SERPINE1表达水平显著升高,而加入PAI-039后SERPINE1表达水平显著降低;

图5A:表示将10只雌性BALB/c裸鼠接受了亚致死热处理的HCCLM3注射,其中5只接受生理盐水,另外5只每隔一天接受PAI-039,第25天是实验结束,处死小鼠;

图5B:表示注射PAI-039显著抑制肿瘤生长;

图5C:代表对照组和PAI-039组HE染色结果;

图5D:展示免疫组化结果,与对照组相比,PAI-039组的SERPINE1表达水平显著降低;

图5E:展示免疫组化结果,与对照组相比,PAI-039组的VEGF表达水平显著降低;

以上各图中,“NS”:表示not significant(没有显著差异);*:表示p<0.05;**:表示p<0.01;***:表示p<0.001;****:表示p<0.0001。

具体实施方式

为使本发明更明显易懂,兹以优选实施例,并配合附图作详细说明如下。

以下实施例中,所用到的具体实验方法如下所示:

1、细胞培养和处理

采用HCC细胞系HCCLM3和Huh7细胞株来完成体外实验;并用一株兔鳞状细胞系VX2进行兔原位移植。这三种细胞来自复旦大学(中国上海)中山医院肝癌研究所。VX2细胞已被广泛用作经典的肝肿瘤模型。细胞在Dulbecco改良的Eagle培养基(DMEM,Gibco,Gibco,Grand Island,NY,USA)中培养,该培养基含有10%胎牛血清(FBS)和抗生素(青霉素(100U/ml)/链霉素(0.1mg/ml))。培养条件为37℃、5%CO2、加湿环境,每周换液3次。

2、转染和稳定细胞系

使用Lipofectamine 2000试剂(Life Technology,Thermo Fisher Scientific,DE,USA)进行质粒转染,pcDNA3.1-SERPINE1、pcDNA3.1-VEGF和SERPINE1病毒(Ubi-MCS-3FLAG-CBh-gcGFP-IRES-puromycin)和2条siRNAs(siMETTL3:5'-GCUACCUGGACGUCAGUAUTT-3'(SEQ ID NO:1),siIGF2BP1:5'-TCTGCAACTCGTTCACCGT-3'(SEQ ID NO:2))均购自Genechem(中国上海)。空载体用作阴性对照。转染程序严格遵循制造商对Lipofectamine2000试剂(Invitrogen)的说明。对于一组,将总共5×105个细胞接种到6孔板的孔中。转染后,RT-qPCR分析或蛋白质印迹分析用于验证转染效率。

3、RNA提取和实时PCR

根据制造商的说明,通过RNA纯化试剂盒(EZbioscience,USA)提取总RNA。然后,使用4×Reverse Transcription Master Mix(EZbioscience)进行RT-PCR,使用无DNAase和RNAase的尖端(YueYiBioTech,上海,中国)。SYBR Green PCR试剂盒(Yeasen,中国)用于qPCR。根据2-ΔΔCt方法,将每个基因的表达水平标准化为ACTIN的表达水平,作为内部对照。

人类基因和兔基因的引物(由中国Sunya合成)如下:

人-肌动蛋白:

ACTIN-F:ACCTTCTACAATGAGCTGCG(SEQ ID NO:3);

ACTIN-R:CCTGGATAGCAACGTACATGG(SEQ ID NO:4)。

人类-SERPINE1:

SERPINE1-F:ACCGCAACGTGGTTTTCTCA(SEQ ID NO:5);

SERPINE1-R:TTGAATCCCATAGCTGCTTGAAT(SEQ ID NO:6)。

人类-METTL3:

METTL3-F:TTGTCTCCAACCTTCCGTAGT(SEQ ID NO:7);

METTL3-R:CCAGATCAGAGAGGTGGTGTAG(SEQ ID NO:8)。

人类-IGF2BP1:

IGF2BP1-F:GCGGCCAGTTCTTGGTCAA(SEQ ID NO:9);

IGF2BP1-R:TTGGGCACCGAATGTTCAATC(SEQ ID NO:10)。

兔肌动蛋白:

肌动蛋白-F:TGGCTCTAACAGTCCGCCTAG(SEQ ID NO:11);

肌动蛋白-R:AGTGCGACGTGGACATCCG(SEQ ID NO:12)。

兔-Serpine1:

Serpine1-F:GCCTCTAAGGACCGCAATGT(SEQ ID NO:13);

Serpine1-R:GCCGTGCTCTGCTCATCTAT(SEQ ID NO:14)。

4、RNA-seq分析

对于RNA-Seq分析,在构建文库后,使用github包SOAPnuke(v1.5.2)(https://github.com)操作测序数据以删除以下元素:使用测序适配器读取;低质量读数。随后,干净的读数被转换为FASTQ格式。HISAT2(v2.0.4)(http://www.ccb.jhu.edu/software/hisat)用于绘制干净读数。然后,通过Ericscript(v0.5.5)(http://rnaseq-mats.sourceforge.net/)或rMATS(V3.2.5)(https://bowtiebio.sourceforge.io/)融合剪接基因。之后,使用RSEM(v1.2.12)计算基因的表达水平(https://github.com/deweylab/RSEM)。最后,使用R(https://www.r-project.org/)进行Q值≤0.05的分析。GO(http://www.geneontology.org/)和KEGG(https://www.kegg.jp/)对注释不同表达基因的富集分析有助于我们了解表型的变化。

5、蛋白质印迹

在指定时间收获细胞。在每个极中,20μg的总蛋白质用于电泳。将膜用5%脱脂牛奶室温封闭1小时,然后与一抗在4℃下孵育过夜。随后,将相应的二抗应用于膜并在室温下孵育2小时。使用化学发光ECL试剂盒(Tanon,上海,中国)可视化蛋白质条带。使用的抗体如下:单克隆抗β-肌动蛋白抗体#A5441(Sigma);抗Serpine1(AB2)抗体#AV47470(Sigma);β-肌动蛋白(13E5)兔单克隆抗体#4970(CST);PAI-1(D9C4)兔单克隆抗体#11907(CST);抗VEGFA抗体[VG-1]#ab1316(Abcam);METTL3(E3F2A)Rabbit mAb#86132(CST);IGF2BP1#ab82968(abcam)。

6、GEPIA和HPA和STRING

通过GEPIA2(http://gepia2.cancer-pku.cn)和TCGA数据库(http://www.oncolnc.组织/)。应用的统计方法是采用对数秩检验的Kaplan-Meier方法。HPA数据库中HCC和正常肝组织的表达评分描述了估计的SERPINE1水平。STRING数据库(https://string-db.org/cgi/input.pl)已被广泛用于预测蛋白质-蛋白质相互作用(PPI),通过该数据库寻找可能与SERPINE1相互作用的蛋白质。

7、消融模型

采用新西兰白兔建立肝癌原位模型。兔子首先皮下种植VX2细胞。异种移植物长到约1cm3后,将其切成碎片(约2~3mm3)并准备移植。兔在异种移植物原位移植前12小时禁食。移植开始时,兔用2%戊妥钠麻醉并清洗皮肤。移植后用明胶海绵止血,连续3天使用青霉素40万单位。VX2兔模型建立2周后进行超声检查(意大利Esaote的MyLab Twice),移植图为9.50±1.56mm(8mm-13mm)。激光烧蚀系统为Echo Laser X4(发射激光波长为1064nm,光纤直径为300um)。消融时功率选择4W,输出能量100J左右。破坏了肿瘤的1/3-2/3,建立了残留肿瘤(部分消融)模型,创造了亚致死热处理的条件。然后分别在消融后3天、7天和14天使用彩色多普勒超声和剪切波粘弹性检查病变。

8、荧光素酶报告基因检测

根据制造商的说明(11402ES60,Yeasen)进行荧光素酶报告基因检测。将HCCLM3和Huh7细胞接种在6孔板中,并用宽型SERPINE1响应荧光素酶报告构建体(SERPINE1-WT)、突变型SERPINE1响应荧光素酶报告构建体(SERPINE1-MUT)、宽型METTL3质粒转染,或相应地,IGF2BP1。在转染后24h时,将细胞裂解物与10μg/ml的萤火虫和TK分别孵育10分钟,并使用双荧光素酶报告基因检测系统(Promega,麦迪逊,威斯康星州,美国)和微孔板发光计(普罗麦加)。萤火虫荧光素酶活性被相应的海肾荧光素酶活性校正。结果代表三个独立实验。

9、酶联免疫吸附试验

细胞转染后,收集细胞培养上清液。使用人SERPINE1试剂盒(ab269373,abcam)和VEGF-A人ELISA试剂盒(BMS277-2,Thermofish,Invitrogen)按照制造商的说明分析SERPINE1和VEGF浓度。

10、RNA衰变分析

根据Qing等的研究进行了RNA衰减测定。简而言之,HCCLM3和Huh7细胞以50%的汇合度接种在6厘米的平板中。24小时后,将每个6厘米的平板重新接种到三个6厘米的平板中。48小时后,在胰蛋白酶消化和收集前的6小时、3小时和0小时加入放线菌素D至3mg/ml。通过柱上DNase-I消化步骤纯化总RNA。RNA量由RT-qPCR确定。mRNA衰减率是通过Qing等人描述的方程计算的,具体计算过程如下:

dC:mRNA浓度;

dt:特定时间;

-kdecay:mRNA衰减的速率常数;

C:mRNA浓度;

t:时间;

首先可以得到公式:

dC/dt=-kdecay·C;

然后降解常数可以被估计为:

In(C/C0)=-kdecay·t;

C0是降解初始浓度,因此降解一半的浓度计算则为:

In(1/2)=-kdecay·t1/2

所以RNA降解一半所需时间为:

t1/2=In2/kdecay

11、裸鼠皮下异种移植

为了模拟亚致死热处理皮下植入模型,将HCCLM3在46℃下加热10分钟,并接种到6厘米的培养皿中以模拟亚致死状态,然后如前所述,每天更换培养皿两次培养基。2天后,将5×105稳定亚致死热处理的HCCLM3细胞皮下注射到BALB/C裸鼠体内。植入后7天,对照组每隔一天给予PBS 0.1ml,而PAI-039组则每隔一天口服1mg/kg Tiplaxtinin(PAI-039)。25天后,处死小鼠。

12、类器官

建立了HCC PDO类器官,使用3个PDO进行实验。对于加热组,在300g离心10分钟后收集PDO,然后在46℃下孵育10分钟。PAI-1抑制剂PAI-039(终浓度:10μmol/L)加入PDO培养中位数4-5天。然后加热的PDO继续传代,并在福尔马林固定前每2-3天拍摄一次类器官照片。PDO预先用1%琼脂糖(Biowest琼脂糖,111860)包埋,用4%磷酸盐缓冲的福尔马林固定,包埋在石蜡中,切成4μm以进行苏木精-伊红和免疫荧光分析,使用标准程序。

在进行免疫荧光染色过程中,使用了以下一抗:抗EpCAM(1:100;21050-1-AP;Proteintech)、抗AFP(1:200;14550-1-AP;Proteintech)、抗PAI1(1:100;ab66705);Abcam)。第二种是Alexa Fluor 488偶联的山羊抗兔抗体(1:200;GB25303;Servicebio,中国)或Cy3偶联的山羊抗兔抗体(1:200;GB21303;Servicebio,中国)。细胞核用4,6-二脒基-2-苯基吲哚(Servicebio,China)复染。图像是用共聚焦显微镜(奥林巴斯)获得的。

13、人类肝癌样本

2021年期间,5名HCC患者在介入放射科接受活检,并被诊断为HCC。所有患者均提供书面知情同意书。

14、管形成试验

在Matrigel上通过HUVEC细胞形成管,将来自不同转染条件的HCCLM3或Huh7的上清液放入HUVEC细胞中。9小时后,对管形成进行摄影。

15、免疫组化

样品用不同浓度的乙醇脱水,最后包埋在石蜡中。将石蜡切片制成碎片并在60℃下干燥过夜。连续石蜡切片在脱蜡后在浓度降低的乙醇中再水化。根据制造商的说明(BOSTER,武汉,中国)使用SABC试剂盒。使用的一抗和二抗分别为人SERPINE1,PAI-1抗体(ab66705,abcam)。最后,通过相差显微镜(佳能,日本)对切片进行成像。

实施例1

PAI-1在亚致死消融后增加:

对亚致死热处理模型进行了RNA-seq测序,并获得了前25个上调的mRNA和前25个下调的mRNA的热图,如图1A所示。由于肿瘤血管对肿瘤的存活至关重要,因此基于GO术语“正向调节血管生成”、“血管生成”、“细胞外外泌体”之间绘制了维恩图。结果显示了8个“交叉基因”,即“SERPINE1、RAPGEF3、ECM1、PRKD2、PRKCA、ERAP1、CAST、GAB1”,其中,“SERPINE1”具有最明显的变化,亚致死热处理组比对照组增加至少16倍,如图1B所示。这表明SERPINE1可能是HCC亚致死热处理后血管生成的关键蛋白。

此外,验证了SERPINE1的mRNA和蛋白质水平的变化。亚致死热处理后SERPINE1的mRNA和蛋白质表达水平增加,如图1C所示。随后通过分析TCGA数据库检查SERPINE1在HCC中的功能,分析TCGA数据库中SERPINE1高表达和低表达患者的总体存活率,LIHC数据集显示SERPINE1高表达组的存活时间较短,如图1D所示。另一方面,通过检测HCC不同阶段SERPINE1的水平发现,随着肿瘤分期的发展,患者具有更高的SERPINE1表达,如图1E所示。通过HPA数据库分析SERPINE1的典型蛋白质水平,HPA数据集表明,HCC患者的SERPINE1表达高于对应患者,如图1F所示,这与我们的病例一致,SERPINE1在接受切除的患者的HCC中表达高于癌旁组织中表达,如图1G所示。为了通过亚致死热处理模拟HCC,使用VX2建立了消融兔HCC模型,如图1H所示,图1I表示成功建立VX2肝癌原位模型,代表性肿瘤为7×7cm2。使用超声波精确定位异种移植物并控制消融区域,并使残留的HCC生长,如图1J所示,微波消融的功率为4W,输出能量100J左右。通过超声图像观察微波消融后1天、3天、7天、14天的一般情况,并对消融后第7天进行超声造影,结果如图1K所示。H.E.染色前后显微镜下观察消融部分周围的残留肿瘤和正常肝脏,可观察到残留的HCC组织存活下来,如图1L所示。通过检测SERPINE1的相对mRNA表达水平和蛋白表达水平升高,结果显示,与未消融组相比,消融后第3天和第7天SERPINE1的mRNA表达水平和蛋白表达水平升高,之后,SERPINE1的相对表达水平在消融7天之后逐渐减少,如图1M所示。

实施例2

SERPINE1在亚致死热处理后部分通过VEGF促进血管生成:

为了进一步研究SERPINE1的具体机制,在实验中建立了SERPINE1敲低的细胞,并使用了SERPINE1抑制剂PAI-039进行处理,结果显示,HCCLM3和Huh7细胞系在37℃培养条件下,敲低SERPINE1后mRNA表达水平和蛋白表达水平降低,46℃培养条件可部分恢复SERPINE1的mRNA表达水平和蛋白表达水平,如图2A所示。此外,HCCLM3和Huh7细胞系在37℃培养条件下,SERPINE1抑制剂PAI-039使SERPINE1的mRNA转录水平和蛋白表达水平下降,46℃培养条件可部分恢复SERPINE1的mRNA和蛋白表达水平,如图2B所示。当SERPINE1基因敲低或PAI-039抑制时,上清液中SERPINE1的分泌显著减少。之后进行酶联免疫吸附试验,ELISA显示在HCCLM3细胞系在37℃培养条件下,敲低SERPINE1后细胞外上清液中SERPINE1的水平下降,46℃培养条件可部分恢复SERPINE1的水平,而ELISA显示Huh7细胞系在37℃培养条件下,敲低SERPINE1后细胞外上清液中SERPINE1的水平下降,46℃培养条件却无法显著恢复SERPINE1的水平,如图2C所示。因此,在HCCLM3细胞中,亚致死热处理挽救了SERPINE1敲低或应用PAI-039的部分影响,然而,在Huh7细胞中加入PAI-039抑制剂却没有观察到这种现象。

收集来自HCCLM3或Huh7的在不同处理条件下获得的上清培养HUVEC 48小时。与直接使用37℃培养条件的上清液相比,使用敲低SERPINE1后细胞外上清液中培养后管形成数量显著降低,使用46℃培养条件获得的上清液可部分恢复管形成数量,如图2D所示;收集来自HCCLM3或Huh7的在不同处理条件下获得的上清培养HUVEC 48小时。与直接使用37℃培养条件的上清液相比,使用加入PAI-039后的培养上清液后管形成数量显著降低,而使用46摄氏度培养条件的上清液可显著增加管形成数量,如图2E所示。管形成试验表明,在病毒或PAI-039抑制SERPINE1的条件下,用上清液培养后,HUVEC降低了管形成能力。然后,通过STRING(https://string-db.org)分析了蛋白质-蛋白质相互作用,结果显示与SERPINE1潜在相关蛋白较多,SMAD家族和VEGF的一些成员与SERPINE1接近;此外,在TCGA LIHC数据集中,SMAD2、SMAD3、SMAD7和VEGFA与SERPINE1显著相关其中,VEGF与SERPINE1的相关性系数R值高达0.37,强烈表明SERPINE1与VEGF之间存在关联,如图2F所示。在HCCLM3和Huh7肝癌细胞中,SERPINE1敲低后VEGF的蛋白水平表达显著降低,而在46℃培养条件下,VEGF的表达水平可以增加,如图2G所示。在HCCLM3和Huh7肝癌细胞中,SERPINE1敲低后,上清液中VEGF的相对表达量显著降低,在加入VEGF后细胞外VEGF表达水平升高,如图2H所示。正如预期的那样,VEGF随着HCCLM3和Huh7中SERPINE1的抑制而降低,同时,分泌的VEGF也减少了。HCCLM3和Huh7细胞在46℃条件下进行培养,SERPINE1被敲除后VEGF表达降低,加入VEGF后,SERPINE表达无明显变化,如图2I所示。接下来,进行HUVEC的管形成试验,收集来自HCCLM3或Huh7的上清液并用于培养HUVEC 48小时。使用46℃+SERPINE1敲低的上清液处理后,管形成数量降低,当加入VEGF处理后的细胞上清液时,管形成数量增加,如图2J所示。因此,结果表明额外的VEGF可以促进通过抑制SERPINE1促进管形成。

实施例3

METTL3/IGF2BP1/m6A轴正向调节SERPINE1:

在之前的研究表明METTL3在亚致死热处理后促进HCC的侵袭。而血管生成与HCC的侵袭呈正相关。因此,接下来通过实验验证METTL3是否可以在血管生成中调节SERPINE1。当在HCCLM3或Huh7中敲低METTL3时,加入PAI-1后,SERPINE1的mRNA表达水平升高,METTL3的mRNA表达水平无明显变化,如图3A所示。当在HCCLM3或Huh7中加/不加SERPINE1敲低METTL3时,相对METTL3和SERPINE1蛋白水平变化如图3B所示。以上结果表明,抑制METTL3会降低SERPINE1在mRNA水平和蛋白质水平的表达,额外的SERPINE1可以部分挽救SERPINE1水平,但对METTL3没有影响。在HCCLM3或Huh7中,SERPINE1被敲低后,METTL3 mRNA表达水平无明显变化,抑制SERPINE1并没有抑制METTL3的表达,如图3C所示。上面的数据表明,METTL3可能位于SERPINE1的上游。由于METTL3是一种甲基转移酶,为了验证SERPINE1是否以m6A方式受METTL3调控,接着在RMBase 2.0(http://rna.sysu.edu.cn/rmbase)上分析了SERPINE1的m6A修饰位点。结果,有超过40个预测m6A位点,如图3E所示。

根据预测,通过选择两个基序得分最高的m6A修饰位点(紫色的)及其相邻的m6A位点来构建SERPINE1-mutant(SERPINE1-MUT)质粒。采用野生型或m6A共有序列突变体SERPINE1 cDNA与萤火虫荧光素酶报告基因融合,荧光素酶测定表明SERPINE1用METTL3强烈增加了萤火虫/海肾的活性,但SERPINE1-MUT不能,如图3F所示,SERPINE1的m6A共有序列的突变解除了HCCLM3和Huh7中SERPINE1与METTL3的转录后抑制结果。随后,进行HUVEC的小管形成实验,收集来自HCCLM3或Huh7的上清液并用于培养HUVEC 48小时。条件是46℃,敲除METTL3,加入PAI-1后增殖扩增能力提高,如图3G所示。因此,METTL3的沉默可以抑制小管形成能力,但SERPINE1的过表达可以挽救这种影响测定。46℃下有/无加SERPINE1敲低METTL3条件下的RNA稳定性,结果如图3H所示。在HCCLM3或Huh7细胞系中,当IGF2BP1被敲低后,IGF2BP1和SERPINE1在转录和翻译水平显著下降,如图3I所示。在HCCLM3或Huh7中,当SERPINE1被敲低后,IGF2BP1和SERPINE1在转录组和翻译水平显著下降,如图3J所示。采用野生型或m6A共有序列突变体SERPINE1 cDNA与萤火虫荧光素酶报告基因融合,荧光素酶测定结果如图3K所示。结果表明,SERPINE1的m6A共有序列的突变解除了HCCLM3和Huh7中SERPINE1与IGF2BP1的转录后抑制。

实施例4

SERPINE1在亚致死热处理下在类器官中上调:

进一步使用HCC PDO模型来验证SERPINE1的功能。在46℃10分钟的热处理后,HCCPDO表现出上皮表型,如更大的侵袭伪足形成和不规则的成纤维细胞样形状。添加SERPINE1抑制剂PAI-039(10μM),表型可在一定程度上逆转,如图4A所示。HE染色表明PDO表现出假腺体组织学结构,如图4B所示。免疫荧光染色表明三个PDO表现出HCC的典型特征,例如AFP的阳性表达和EpCAM的阴性,如图4C-4E所示。通过检测SERPINE1的表达水平发现,SERPINE1的表达水平在经过热处理的PDO中显着更高,并且这种影响可以通过添加PAI-039来减弱,如图4C-4F所示。以上结果表明,在三维PDO模型中,热处理也刺激了SERPINE1的表达,这种作用可以被SERPINE1抑制剂PAI-039逆转。

实施例5

PAI-039在亚致死热处理后有效抑制体内SERPINE1的表达:

将10只雌性BALB/c裸鼠接受了亚致死热处理的HCCLM3注射,如图5A所示。其中5只接受生理盐水,另外5只每隔一天接受PAI-039。第25天实验结束,处死小鼠,通过建立亚致死热损伤HCCLM3皮下异种移植模型考察SERPINE1抑制剂PAI-039在亚致死热治疗后的体内作用,与对照组相比,PAI-039组显示出更小的异种移植体积,如图5B所示,注射PAI-039显著抑制肿瘤生长。两组均表现出恶性增长,如图5C所示。免疫组化结果显示,与对照组相比,PAI-039组的SERPINE1表达水平显著降低,如图5D所示,正如预期的那样,与对照组相比,PAI-039组显示出更少的SERPINE1表达。值得注意的是,免疫组化结果显示,与对照组相比,PAI-039组的VEGF表达水平显著降低,如图5E所示。这些数据表明,PAI-039可以抑制亚致死热处理后的体内异种移植。

上述实施例仅为本发明的优选实施例,并非对本发明任何形式上和实质上的限制,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员,在不脱离本发明的前提下,还将可以做出若干改进和补充,这些改进和补充也应视为本发明的保护范围。

序列表

<110> 复旦大学附属中山医院

<120> SERPINE1抑制剂在肝细胞癌微波消融术后抗复发转移中的用途

<160> 14

<170> SIPOSequenceListing 1.0

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<212> DNA/RNA

<213> 人工序列(Artificial Sequence)

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