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目的:探讨SOX2经由Wnt/β-catenin信号通路与该通路关键蛋白β-catenin在调控食管鳞状细胞癌增殖、迁移和侵袭中的作用机制。方法:(1)通过生物信息学方法分析食管鳞癌单细胞数据(GSE160269),观察SOX2在食管鳞癌单细胞数据中m RNA的表达情况;在TCGA数据库食管鳞癌数据中探寻SOX2表达高/低水平影响相关信号通路的差异变化。(2)在组织水平上,通过免疫组化方法检测SOX2、β-catenin、E-cadherin、vimentin在食管鳞癌组织及癌旁组织中的表达,分析SOX2、β-catenin阳性表达与食管鳞癌患者临床病理参数和预后的相关性;分析SOX2、β-catenin、上皮间质转化标记物及上皮间质转化三个亚型间的相关性,并分析它们与生存预后的相关性。(3)在细胞水平:(1)通过Western-blot、q PCR检测SOX2、β-catenin在不同食管鳞癌细胞系及正常食管上皮细胞系中的本底表达,筛选最终实验细胞系;运用慢病毒转染技术,在TE-1细胞株中分别干预SOX2和β-catenin,通过Western-blot、q PCR、CCK-8、细胞划痕实验、流式仪细胞周期实验、流式仪细胞凋亡实验、Transwell等实验检测,观察SOX2、β-catenin表达变化后细胞的增殖、迁移、侵袭能力的变化。(2)应用Western-blot、免疫荧光、双荧光素酶报告和免疫共沉淀等实验,观察SOX2与β-catenin的相互作用关系,以及二者与Wnt/β-catenin信号通路中的Wnt2、GSK3β等明星分子的关系。(3)对β-catenin过表达稳转细胞株二次转染sh SOX2,通过Western-blot、CCK-8、细胞划痕、流式仪检测细胞周期、Transwell等实验,观察SOX2能否经由Wnt/β-catenin信号通路调节β-catenin而调控肿瘤细胞的增殖、迁移、侵袭。(4)动物水平:(1)通过裸鼠皮下成瘤实验检测β-catenin成瘤能力及调控瘤体增殖、侵袭作用;(2)通过对移植瘤HE染色、免疫组化染色和Western-blot探究SOX2与Wnt/β-catenin信号通路及β-catenin之间相互作用关系。结果:(1)第一部分:(1)单细胞转录组测序分析发现SOX2仅在食管上皮细胞中表达,在食管鳞癌上皮细胞中高表达,是正常食管上皮细胞的1.26倍;(2)SOX2与β-catenin蛋白间有相互作用关系;(3)在食管鳞癌中,SOX2与上皮间质转化以及Wnt/β-catenin信号通路相关。(2)第二部分:(1)食管鳞癌组织中,SOX2在癌组织以及癌旁的正常黏膜中均有表达,在食管鳞癌组织中的阳性表达显著高于癌旁正常组织(P<0.001);β-catenin在食管鳞癌组织中的阳性表达显著高于癌旁正常组织(P<0.001);(2)SOX2在食管鳞癌中的阳性表达与肿瘤大小(r=0.382,P<0.001)和浸润深度(r=0.281,P<0.001)正相关;β-catenin阳性表达与远处转移正相关(r=0.181,P<0.05);E-cadherin阳性表达与肿瘤分化程度相关(P<0.05);vimentin阳性表达与肿瘤浸润深度正相关(P<0.05);(3)SOX2阳性表达与β-catenin、vimentin阳性表达正相关,相关系数分别为r=0.305、r=0.316(P均<0.05);β-catenin阳性表达与vimentin、E-cadherin阳性表达正相关,相关系数分别为r=0.187,r=0.151(P均<0.05);(4)Kaplan-Meier生存分析结果显示:SOX2、β-catenin、vimentin阳性表达与食管鳞癌患者的总生存时间呈负相关,即阳性表达的患者,生存期短,预后差(P均<0.05);(5)根据E-cadherin和vimentin表达情况将上皮间质转化(epithelial-mesenchymal transition,EMT)分为三个亚型,三个亚型的表达与浸润深度相关,间变型的浸润深度高于上皮型(P=0.003);(6)SOX2、β-catenin阳性表达与EMT分型正相关,相关系数分别为r=0.149,r=0.252(P均<0.05);(7)KaplanMeier生存分析结果显示:EMT的三个亚型与食管鳞癌患者的总生存预后有相关性(P均<0.05);间变型和混合型的患者预后不佳;(8)多因素COX回归分析结果显示:对于食管鳞癌患者,β-catenin的表达和分化程度可能是影响其预后的独立风险因素。(3)第三部分:(1)SOX2和β-catenin均能促进食管鳞癌细胞的增殖、侵袭、迁移及EMT;(2)SOX2与β-catenin正向相互作用,SOX2能通过Wnt/β-catenin信号通路影响β-catenin的表达并调节食管鳞癌细胞的增殖、EMT、迁移和侵袭;并且SOX2是SOX2/Wnt/β-catenin正反馈环路的关键基因;(3)虽然β-catenin与SOX2有相互结合作用,但β-catenin并非直接结合SOX2启动子促进SOX2表达增加。(4)第四部分:(1)β-catenin促进裸鼠皮下成瘤的发生、发展;(2)sh SOX2通过Wnt/β-catenin信号通路抑制β-catenin表达而部分抑制了肿瘤的生长、EMT;(3)SOX2与β-catenin正向相互调节影响裸鼠皮下成瘤的发生、发展。结论:(1)SOX2是食管鳞癌上皮细胞中的关键差异表达基因;(2)SOX2、β-catenin促进食管鳞癌的增殖、EMT、迁移和侵袭;(3)SOX2经由Wnt/β-catenin信号通路与β-catenin形成正向反馈环路相互作用促进食管鳞癌增殖、EMT、迁移和侵袭;(4)SOX2是SOX2/Wnt/β-catenin信号轴的重要基因。