Introduction
肝細胞癌(HCC)は、原発性肝癌の主要な組織学的サブタイプを表し、世界的に最も頻繁に癌であり、癌死亡率(1,2)の第三の主要な原因である。 最高の肝臓癌率は、特に東/東南アジアと中/西アフリカの発展途上国で見つかったが、率は南中央、西アジア、北および東ヨーロッパ(3)で低いです。 遺伝的変化とエピジェネティックhbvまたはHCVの慢性感染、肝硬変、アルコール性肝疾患およびアフラトキシンなどの高危険因子は、HCCの高い罹患率を占めている(4-6)。しかし、肝癌の発生と進行に伴う分子機構は依然として大きく不明である。したがって、病因を明らかにし、肝細胞癌腫の開始と進行の根底にある極めて分子的変化を調査し、最終的にはこの疾患の診断、スクリーニングおよび治療のための私たちの現在の概念を改善することが重要である。
肝発癌のプロセス中に、細胞周期チェックポイントのtheabrogationは、癌形成を促進する重要な特徴である(2).細胞周期チェックポイントの調節因子の一つとして、celldivision cycle20(CDC20)は、後期開始および有糸分裂終了(7,8)に必要とされる細胞周期における後期促進複合体/シクロソーム(APC/C)との調節タンパク質として作用するように見える。 二つの調節因子、CDC20とCdh1直接APCに結合し、有糸分裂とG1期(9,10)の間にそのサイクリンユビキチン化活性を活性化します。DNA損傷によって誘導されるユビキチンシグナル経路のDNA損傷部位にBRCA1をリクルートする受容体関連タンパク質80(RAP80)は、g1期への有糸分裂中にポリユビキチン化を介して後期促進複合体(APC/C-Cdc20)または(APC/C-Cdh1)によって分解されることが報告されている(11)。 RAP80の枯渇は、G2-M相チェックポイントのadefective制御を示し、有糸分裂細胞サイクルの進行を促進した。
CDC20の発現は、細胞周期、細胞老化およびアポトーシス関連遺伝子(12)の調節を介して悪性形質転換を阻害するp53タンパク質によって著しく抑制するこ Cdc20Hの高発現は、膵管腺癌(13)、口腔扁平上皮癌、胃癌(14)、子宮頸癌(15)および様々な癌細胞(14,16)を含む様々な悪性腫瘍で報告されている。しかし、ヒト肝細胞癌におけるCDC20の発現パターンとその臨床的意義は明らかにされていない。
本研究では、マイクロアレイデータセットを分析することにより(accession no. GSE14520)Gene Expression Omnibus(GEO)データベース(http://www.ncbi.nlm.nih.gov/geo/)から、Cdc20がHCC分子相互作用ネットワークの主要なノードであることがわかりました。 原発性HCCおよび隣接する非腫瘍組織におけるCDC20の発現レベルをWeexamined、および132アーカイブされたHCCサンプルでその臨床病理学的意義を評価した。 肝癌細胞の増殖および細胞周期に対するCdc20By siRNAのノックダウンの効果も調べた。 我々の調査結果は、CDC20は、HCCの開発に重要な役割を果たしている可能性があることを示唆しています。
材料および方法
バイオインフォマティクス分析
マイクロアレイデータセットGSE14520(17)GEOからダウンロードしました。 合計of183HCCと179コホート2ChinesepatientsからAffymetrix U133A GeneChipsでwereassayed対応する傍癌組織は、この研究で使用されました。 遺伝子発現プロファイリングデータは、rma法(18)とEntrez遺伝子中心のCDFファイル(19)(originalAffymetrix CDFファイルの代わりに)を使用して再要約され、genechips上の非特異的プローブをフィル マイクロアレイ(SAM)(20)の有意性分析は、HCCと対応するpara癌組織との間で異なる発現遺伝子を識別するために行われました。 デルタは2.25に設定され、閾値ofFDRは0.001に設定されました。 50以上のHCC組織で発現されたが、10以下の応答傍癌組織で発現されたhccで過剰発現された遺伝子を研究した。 遺伝子はさらに、遺伝子機能に注釈を付け、分子相互作用ネットワークを構築するために、GenCLiPソフトウェア(21)(http://ci.smu.edu.cn)を用いて分析した。
倫理声明
臨床サンプルは研究目的のためにのみ使用されました。 承認はChinesePLAの総合病院の倫理委員会から得られました(LREC2012/40)。 すべてのサンプルは、患者からの事前の書面によるインフォームドコンセントの条件の下で収集された。
患者および組織サンプル
リアルタイムPCRおよびウェスタンブロット分析に使用された新鮮なHCCおよび隣接する非腫瘍組織の十六対は、2012年から2013年にかけて中国PLA総合病院(中国北京)から手術中に収集された。 Tissueswereは使用までの液体窒素でスナップ凍らせていました。 免疫組織化学(IHC)に使用されるパラフィン埋め込まれた、アーカイブされたHCCおよび隣接する非腫瘍組織は、132人のhcc患者から得られた2006年と2007年の間に同じ病院で部分的な肝切除を行った。 患者の中央値年齢52歳(範囲24-80歳)であった。1つの正常肝細胞株(LO2)および3つのHCC細胞株(Hepg2、SMMC7 7 2 1、Huh7)を、American Typeculture Collection(ATCC、Manassas、V A)またはChinein Academy o f Science Cell Bankから購入し、Institute o f Biotechnology、Academy o f Military Medical Sciencesで維持した。 全ての細胞を、1 0%ウシ胎児血清(FBS、Gibco、Carlsbad、C A)および2m MのL−グルタミン、1 0 0U/mlのペニシリン、1 0 0μ g/mlのストレプトマイシンを補充したダルベッコ改変イーグル培地(DMEM、Invitrogen、C A)RNA抽出、cDNA合成およびリアルタイムPCR分析
TRIzol reagent(Invitrogen)を使用して、製造業者の指示に従って細胞株および組織サンプルから全RNAを抽出した。
合計2μ gのRNAを、TransScript and cDNA Synthesis Kit(Transgen Biotech(Beiking,China))を用いて逆転写した。 Real-time PCR was performed toexamine CDC20 mRNA level in cell lines and tissue samples by usinga Bio-Rad iQ5 Multicolor Real-Time PCR Detection System (Bio-Rad,Hercules, CA). β-actin was used as an internal control fornormalization. PCR primers were designed using the Primer Premier 5software and the sequences were: CDC20 forward,5′-TCGCATCTGGAATGTGTGCT-3′; and reverse,5′-CCCGGGATGTGTGACCTTTG-3′; β-actin forward,5′-TGACGTGGACATCCGCAAAG-3′; and reverse, 5′-CTGGAAGGTGGACAGCGAGG-3′. 発現データは、ハウスキーピング遺伝子β-アクチンの幾何平均に正規化され、Δ Δ Ct(22)で計算され、結果は2−Δ Δ Ctで発現された。
ウェスタンブロット分析
ウェスタンブロット分析は、標準プロトコルの下で行われました。 SDS-ポリアクリルアミドゲル電気泳動(10%)は、ゲルからポリフッ化ビニリデン(PVDF)膜に電気変換されたタンパク質を分離するために使用された。 5%乾燥脱脂乳で1時間ブロックした後、膜をウサギ抗ヒトCDC2 0ポリクローナル抗体(1:1,0 0 0,Bioworld Technology,St. ルイ公園、MN)のための1部屋の温度での時間。 マウス抗ヒトα−チューブリンモノクローナル抗体(1:5,0 0 0;Santa Cruz Biotechnology,Santa Cruz,C A)を内部対照として使用した。 トリス緩衝生理食塩水withTween-20(TBST)で三回洗浄した後、膜はラビターマウスに対する二次西洋ワサビペルオキシダーゼ共役抗体(希釈1:5,000)とインキュベートした。 化学発光検出は、Immobilon Western化学発光HRP Substratekit(Millipore Corporation,Billerica,M A)で実施した。hccおよび隣接する非腫瘍サンプルにおけるCDC20発現のための免疫組織化学(IHC)およびscoring
標準的な方法を用いて行った。簡単に説明すると、組織切片を、ウサギ抗Cdc2 0希釈1:2 0 0(Bioworld Technology)と共に4℃で一晩インキュベートした。 二次ポリ西洋ワサビペルオキシダーゼ(HRP)抗ウサギIgg抗体(ZSGB-Bio、北京、中国)を室温で2 0分間インキュベートした。
免疫染色されたセクションのすべては、陽性染色細胞の割合(23,24)と一緒に染色強度を考慮するHスコア法に基づいて、臨床病理学的情報の知識Hスコア法では、10フィールドを×400magnificationでランダムに選択しました。 細胞における染色強度は、それぞれ陰性、弱い、中間および強い染色に対応する0,1、2および3としてスコア化された。 各フィールドにおいて、各強度で染色された細胞および細胞の総数を計数した。 H−スコアは、式:(強度カテゴリ1×1で染色された細胞の%)+(強度カテゴリ2×2で染色された細胞の%)+(強度カテゴリ3×3で染色された細胞の%)に従って H-scoresvariedから0へ300ここで、300はstronglystained細胞の100%を表します(3+)(24). 高Cdc20発現は、細胞≧200のhスコアを染色すると定義された。<h5>小干渉RNA(siRNA)によるCDC2 0の抑制</h5><p>二本鎖、小干渉RNA(siRNA)は、genepharma(上海、中国)によって合成および精製された。 ヒトCdc2 0のコード領域に対応する結果:センス、5’−GGAGCUCAUCUCAGGCCA UUU−3’;アンチセンス、5’−AUGGCCUGAGAGAGCUCCUU−3’。 スクランブルされた非標的化siRNAを陰性対照に使用した。 これらのsirnaは20μ mの集中に達するためにindiethyl pyrocarbonate(DEPC)水を分解しました。 肝臓癌Hepg2細胞を、Interferin invitro siRNA transfection reagent(Polyplus Transfection,Newyork,NY)を使用して、2 0nMのCDC2 0siRNAまたは陰性対照siRNAで処理した。
定量的リアルタイムPCRおよびウェスタンブロット分析sicdc20の干渉効果を検出するために使用されます。 未処理または陰性対照siRNAoligonucleotidesで処理した細胞は対照群であった。
細胞増殖アッセイ
二つの25cm2プラスチックフラスコは、それぞれ2×105肝癌細胞(Hepg2)、その後、20nM陰性対照siRNAとCdc20Sirna、それぞれ、48時間のインキュベーションのためにトランスフェクションされたとeachinoculatedました。 次いで、細胞を消化し、1ウェル当たり2mlの培地を含む6ウェルプレートに播種した。その後、ウェルからの細胞を消化し、自動細胞計数器(Invitrogen)によって5日目まで2 4時間ごとに計数した。
細胞周期の蛍光活性化細胞選別(FACS)試験
CDC20のsiRNAおよび陰性対照siRNAオリゴヌクレオチドを、インターフェリンin vitro siRNAトランスフェクショ0, 3, 6, 9, 12-h後チミジンを培地から除去し、70%アルコールで固定した。分析の前に、細胞をPBSで洗浄し、1mg/mLRNAse Aで3 7℃で3 0分間処理した後、ヨウ化プロピジウム(PI)で染色した。 分析は、BD Facscalibur(Becton−Dickinson,Franklin Lakes,NJ)によって実施し、結果は、Winmdiバージョン2.
統計分析
すべての統計分析は、IBMSPSS20.0統計ソフトウェアパッケージを使用して行われました。 分散(A NOVA)の一方向分析を使用して、細胞株におけるβ−アクチンに正規化されたCDC2 0mRNAnの発現を比較した。 正常肝試料に正常化した腫よう組織における組織学的分化を比較する際にも同様の方法を用いた。 2群のデータ比較はStudentのt検定によって行った。 Βテストは、CDC20発現と臨床病理学的特徴との関係を分析するために使用されました。 変数間の二変量相関は,Spearmanの相関係数によって計算した。統計的有意性のレベルは、alltestsのP<0.05に設定されました。
結果
CDC20は、HCC molecularinteractionネットワークの主要なノードです
SAM分析は、4,358遺伝子が過剰発現inHCCを同定し、137遺伝子が50以上のHCC組織で発現していたが、10未満の傍癌組織で発現していた。 GenCLiP分析は、137遺伝子のうち、72遺伝子が細胞周期に関連していたことを示した(p=1.238e-15、β2テストによって)、19遺伝子がスピンドルアセンブリに関連していた(P=2.172e-55、β2テストによって)、および26遺伝子が染色体分離に関連していたことを示した(P=5.472e-55、byx2テスト)。 137個の遺伝子で構築された分子ネットワークの中で、CDC20はhccと関連していることが以前に報告されていない主要なノードであった。 9つの遺伝子(NEK2、E2F1、BUB1、BUB1B、AURKB、CCNB1、CCNB2、UBE2CおよびCDKN2A)がCDC2 0と相互作用することが知られており、7つの遺伝子がspindleassembly checkopton(SAC)と関連していた(図1). 嚢の標的はCDC2 0(2 5)である。 したがって、我々は、HCCでは、CDC20の過剰発現は、嚢の不在につながる、と細胞が急速に異数体になることを推論しました。
CDC20がHCCで過剰発現されている
定量的リアルタイムPCRを用いて、3つのHCC細胞株(Hepg2、SMMC-7721およびHuh7)および1つの正常肝細胞株(LO2)でCDC20 CDC2 0mRNAレベルは、3つのHCC細胞株の全てにおいて、normalcell株のそれよりも高かった(図3)。 2).
HCC細胞株におけるcdc20のアップレギュレーションがHCC患者において類似しているかどうかを決定するために、我々は一致したHCCと隣接する正常な肝組織の16対に定量的リアルタイムPCRを実行した。 図に示すように。図3Aに示すように、CDC20は、同じ患者からの非癌サンプルと比較して、検査されたヒト一次HCCサンプルの14において差動的に過剰発現されることが さらに、CDC2 0mRNA発現の腫瘍/非腫瘍(T/N T)比は、これらの1 4の上方制御されたサンプル全てにおいて少なくとも<div id=「9 8b2 0 1b0cc」></div>2倍であり、最 CDC20のタンパク質レベルは、ウェスタンブロット分析によってallthe16対の組織サンプルで確認されました。 画像J1.47vソフトウェアを使用して、各バンドのグレーレベルを量子化し、チューブリンで正規化している各患者のCDC20T/NT比を計算した。 結果は、全ての検査されたHCC試料が、mRNAレベルと一致したサンプル1およびサンプル4を除いて、CDC2 0タンパク質のより高い発現レベルを示したことを明 3B)。 これらの知見は、cdc20は、一般的にHCC組織または細胞株のいずれかでアップレギュレートされたことを示した。
Cdc20タンパク質の免疫組織化学染色
免疫組織化学(IHC)は、タンパク質の発現とCDC20の局在を分析するために行われた132paraffin埋め込まれたアーカイブされたHCC組織サンプルで、14例のwell differentiated、78例の中等度のdifferentiatedおよび40例のpoor differentiated腫瘍を含む。 CDC20タンパク質はアップレギュレートされた(Hスコア≥200)90(68.18%)132HCC組織の。 図に示すように。 図4Aに示すように、高レベルのCDC2 0は、原発性HCC病変に存在し、陽性染色は、主に細胞質および核に局在していた。 対照的に、CDC20wasnegativelyまたは弱く対応する非腫瘍組織で染色されました。 132archived HCCと隣接する非腫瘍組織(主に肝炎および肝炎を含む)との間のCDC20染色のスコアを定量的に比較することにより、CDC20染色のスコアは腫瘍周囲 4B)。 さらに、CDC2 0染色のスコアは、十分に分化した組織からの腫瘍組織学的分化の進行とともに有意に増加した(図1 0A)。5).
増加したCdc20発現とHCCの臨床病理学的パラメータとの相関
CDC20タンパク質発現と132HCC患者の臨床病理学的特徴との関係がさらに分析された。 表Iに要約されるように、CDC20発現は、性別(P=0.013)、腫瘍分化(P=0.000)、TNM期(P=0.012)、P53およびKi-67発現(それぞれP=0.023およびP=0.007)と有意に関連していた。 しかし、nostatistically有意な関連は、高Cdc20発現と他の臨床病理学的特性includingage、腫瘍サイズ、HBV感染、血清AFPレベル、肝硬変、血管浸潤およびintra/extra肝metastasisとの間に見出された。 Spearmancorrelation分析は、CDC20の高発現が密接に性別(R=0.215、P=0.013)、貧しい腫瘍分化(R=0.421、P<0.001)、高度なTNMステージング(R=0.218、P=0.012)、p53の高い発現レベル(R=0.212、P=0.012)、p53の高い発現レベル(R=0.212、P=0.012)、p53の高い発現レベル(R=0.212、P=0.012)、p53の高い発現レベル(R=0.212、P=0.012)、p53の高い発現レベル(R=0.212、P=0.012)、p53の高い発現レベル(r=0.212、P=0.012)。0 1 4)およびki−6 7(R=0. まとめると、これらの結果は、CDC20は非常にHCC組織で発現し、その発現は密接にHCCの分化andprogressionと相関していたことを示しました。
テーブルI高Cdc20式との間の相関hcc患者における臨床病理学的パラメータ。 |
Table IISpearman correlation analysis betweenCDC20 expression level and clinicopathological factors. |
BYSIRNAによるCDC20発現の抑制
定量的リアルタイムPCRは、未処理の細胞またはcellstransfectedと比較して、90%のCDC20の48時間後の転写負の対照siRNAを用いた(図10B)。 6A)(P<0.0001)。 ウェスタンブロット分析はまた、sicdc20によるトランスフェクション後48時間でCDC20タンパク質レベルの明らかな抑制を示した(図。 6B)。 サイクリン依存性キナーゼ阻害剤1A(p21)タンパク質の発現の変化もウェスタンブロット分析によって検討され、その結果、P21タンパク質レベルがCDC20の抑制により著しくアップレギュレートされたことが示された(図。 6B)。
細胞増殖と細胞周期に対するCDC20抑制の効果
細胞増殖アッセイは、CDC20siRNAトランスフェクト細胞の細胞増殖が著しく阻害されたことを明らかにした陰性対照siRNAをトランスフェクトした細胞と比較して(図。 6C)。 Sicdc20による細胞増殖の阻害は、細胞周期の中期にthearrestを伴うことが期待された。 フローサイトメトリー試験により、negativecontrol siRNAを形質移入した細胞と比較して、G2/M期の細胞数の増加が、SiCDC2 0転移細胞において観察された(図1B)。 6D)。 Thesedataは、CDC20の抑制がG2/M相停止を誘導することによって細胞増殖を阻害することを示した。
Discussion
geoデータベースからのマイクロアレイデータセットのバイオインフォマティクス解析により、HCC分子相互作用ネットワークのmajornodeであるCDC20を同定し、細胞周期におけるスピンドルアセンブリチェックポイント(SAC)と関連していた。 腫瘍形成中、スピンドルassemblycheckpointの欠陥または破壊は、倍数化の増加率の原因であると考えられていた(26)。 Mondalet alは、cdc20がprimaryheadおよびneck腫瘍およびいくつかの口腔扁平上皮癌(OSCC)細胞株で過剰発現されることを報告している。 OSCC細胞におけるCDC20の高発現レベルは、有糸分裂異常(につながる、早期後期の促進と関連している27)。 研究havealsoは、高CDC20発現が口腔扁平上皮癌および結腸直腸癌組織で検出され、その過剰発現は、患者(の予後不良を予測することができることを明らかに28,29)。
CDC20は、後期後期細胞が有糸分裂から離脱するためにも必要である(30)。 Targetingcdc20は、スピンドル摂動薬よりもmoreeffectively癌細胞を殺すためのbettercancer治療戦略であるかもしれない有糸分裂出口の遮断になります(31)。 Wangらは、ヒト癌の進行および発症を促進するための癌タンパク質として機能することができるCDC20が有望な治療標的であることを報告した(32)。 いくつかのhumancancersの腫瘍形成および予後におけるCDC20の役割は深く研究され、確認されているが、限られた研究では、肝細胞癌の開始および進行におけるCDC20の潜在的な機能を調査した。
本研究では、我々は16対の新鮮な凍結HCC組織および対応する非腫瘍サンプルにおけるcdc20の発現レベルを評価した。 結果は、HCC組織におけるCDC20の平均mRNAおよびタンパク質レベルがinmatched非腫瘍組織よりもはるかに高かったことを示した。 免疫組織化学は、CDC20の細胞内の位置とHCCの臨床病理学的パラメータとの関係を調べるために使用されましたpatients.By γ2テストを使用して、我々はより高いCDC20タンパク質発現レベルは、性別、腫瘍分化、TNMステージ、P53とKi-67発現に関連付けられていたことがわかった。 HccにおけるCDC20の潜在的な生物学的機能と分子機構を調査するために、Hepg2細胞株における発現レベルを妨害する二本鎖、低分子干渉RNA(siRNA)targetingcdc20をwedesigned。 細胞増殖アッセイとFACSテストによって、我々はsicdc20オリゴヌクレオチドをトランスフェクトthatcellsが減少成長速度とG2/M段階で細胞の割合を増加させた
siRNAによるCDC20の特異的ノックダウンは、CDC20の過剰発現は、細胞増殖を加速し、腫瘍開始およびHCCの進行を促進することが期待されるmightbeことを示した肝癌細胞増殖invitroに対して抑制された効果を示した。 Cdc20発現を支持した肝臓癌細胞は、細胞増殖の阻害に関与する可能性があるing2/M相を蓄積するように誘導された。 サイクリン依存性キナーゼ阻害剤1A(p21)g2/Mチェックポイント(33)に参加するknowntoは、CDC20発現が肝臓癌細胞で特異的に抑制されたときにアップレギュレー P21は、非リン酸化Rb腫瘍抑制タンパク質の蓄積につながるCdkの活性を阻害することができ、これはE2Fの転写活性化を阻害し、その後、細胞周期のS期への細胞の侵入を防止する(34)。
結論として、これはHCCの組織および細胞株におけるCDC20発現を検討することを目的とした最初の研究であり、CDC20が臨床的に関連する指標であり、HCCの治療標的となる可能性があるという新たな焦点を提供する。 それにもかかわらず、HCCの開始と進行におけるCDC20の分子メカニズムに焦点を当てたさらなる研究とcdc20の予後的意義に関する研究が必要である。
謝辞
著者は、彼らの技術的なサポートのための軍事医学科学アカデミーのバイオテクノロジー研究所からの同僚に感謝します。
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