基于转录组学与3D类器官技术探究美洲大蠊提取物抗肺腺癌的作用机制
Integrating Transcriptomics and 3D Organoids to Investigate Mechanism of Periplaneta americana Extract Against Lung Adenocarcinoma
摘要目的:评估美洲大蠊提取物(PAE)对人源性肺腺癌类器官(LUAD-PDOs)的抗肿瘤作用,并基于转录组学阐明其作用机制.方法:收集LUAD患者的肿瘤及癌旁正常新鲜组织,采用3D类器官培养技术构建LUAD-PDOs及正常肺类器官(Nor-PDOs).实验分为正常组、正常给药组(Nor-PDOs+PAE)、模型组及模型给药组(LUAD-PDOs+PAE).通过细胞增殖与活性检测(CCK-8)法确定PAE的有效干预浓度.采用苏木素-伊红(HE)染色观察类器官病理学结构;免疫组化(IHC)检测核增殖抗原Ki-67及肺腺癌分化标志物细胞角蛋白-7(CK-7)、天冬氨酸蛋白酶A(NapsinA)的表达;原位末端标记法(TUNEL)检测细胞凋亡程度;转录组测序(RNA-Seq)筛选差异表达基因(DEGs),并进行基因本体(GO)功能分析、京都基因和基因组百科全书(KEGG)通路富集分析、基因集富集分析(GSEA)及蛋白质-蛋白质相互作用(PPI)网络筛选核心机制.最后,联合外部数据及免疫荧光(IF)对关键靶点进行验证.结果:成功建立了病理特征与原发组织高度一致的LUAD-PDOs及Nor-PDOs.CCK-8确定PAE的有效干预质量浓度为16 g·L-1.形态学观察显示,Nor-PDOs表现出空腔结构,而LUAD-PDOs呈致密、实性结构.CCK-8及TUNEL检测发现,与模型组比较,PAE干预抑制了 LUAD-PDOs的增殖,并促进LUAD细胞凋亡,而PAE对Nor-PDOs的活性差异无统计学意义.转录组分析鉴定出 PAE干预后逆转了 719个DEGs表达(上调347个,下调372个)(P<0.05).GO富集分析显示,与模型组比较,模型给药组的DEGs明显富集于细胞周期调控相关生物学过程;KEGG通路分析揭示,PAE可调控肿瘤发生、p53信号通路等增殖代谢相关通路;GSEA进一步证实PAE可明显促进p53信号通路的活性(P<0.05);PPI网络分析表明乳腺癌易感蛋白1(BRCA1)与检查点激酶1(CHEK1)为p53通路中的核心下调靶点;IF验证了BRCA1与CHEK1在LUAD-PDOs中高表达,并在PAE干预后表达明显降低.此外,癌症基因组图谱(TCGA)数据库生存分析表明,BRCA1与CHEK1低表达与LUAD患者的总生存期延长明显相关(P<0.05).结论:PAE可有效抑制LUAD-PDOs的增殖并促进其凋亡,其抗肿瘤机制与p53信号通路活性相关,BRCA1与CHEK1基因可能是PAE发挥作用的关键下游靶点.
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