摘要目的:<br> 肺癌(Lung Cancer,LC)是最常见的癌症之一,也是全世界癌症相关死亡的主要原因,每年有超过 200 万新病例和 178 万人死亡。肺腺癌( Lung Adenocarcinoma,LUAD)是肺癌的主要亚型,约占所有肺癌的40%。目前肺腺癌的预后依然很差,5年总存活率不足20%,很大程度上是由于诊断晚,肿瘤发生机制不明。因此,我们需要深入研究肺腺癌发生发展机制,为其诊断和治疗提供新的靶标。<br> 同源结构域转录因子通过控制细胞的增殖、迁移和凋亡等行为参与肿瘤的恶性进展。BARX2(BARXhomeobox 2)基因是Bar家族的同源结构域转录因子,位于关键的LOH区域11q24-q25上,是细胞黏附、细胞骨架重塑和生长因子信号传导的重要调控因子。研究表明,BARX2与胃癌、乳腺癌、卵巢癌、原发性肝细胞癌和结直肠癌等恶性肿瘤密切相关,且与多种肿瘤的预后有关。然而, BARX2 在肺腺癌中的作用尚未完全阐明。我们在前期工作发现,BARX2 在肺腺癌组织中高表达,且与患者的不良预后密切相关。本研究拟深入探索BARX2促进肺腺癌恶性进展的机制,进而寻找肺腺癌诊断和治疗的潜在靶标。<br> 方法:<br> 本研究通过公共数据库TCGA(TheCancer Genome Atlas)分析转录因子BARX2在肺腺癌和癌旁组织的差异表达,并分析其与预后的相关性;通过实时荧光定量PCR(real-time fluorescence quantitative Polymerase Chain Reaction,RT-PCR)实验从mRNA水平检测 BARX2 在肺腺癌和癌旁组织中的表达情况,并分析其表达水平与临床病理信息的相关性;利用组织微阵列(TMAs)免疫组化方法从蛋白水平检测BARX2在肺腺癌和癌旁组织中的表达情况,并分析其表达水平与临床病理信息及患者预后的相关性;通过RT-PCR和Western blot实验检测 BARX2 在肺腺癌细胞系中的表达情况。在体外细胞实验中,分别向 PC9 和A549细胞系中转染敲降质粒(siRNAs)和过表达质粒,通过CCK8、Transwell和Matrigel实验,检测BARX2对肺腺癌细胞增殖、迁移和侵袭等表型的影响;在体内动物实验中,将慢病毒转染至 PC9 细胞系中构建 BARX2 敲降稳转株,通过裸鼠皮下荷瘤模型实验,探讨BARX2对肺腺癌生长的影响。为了更深入的研究 BARX2 在肺腺癌中的作用机制,通过 TCGA 公共数据库进行生物信息学分析,探索BARX2参与的生物学过程;通过葡萄糖摄取、乳酸生成、丙酮酸生成及细胞外酸化(extracellular acidification,ECAR)实验,检测BARX2对肺腺癌细胞糖酵解的影响;通过RT-PCR实验和Western blot实验,检测BARX2对糖酵解相关酶表达的影响;通过 RT-PCR 实验分析 BARX2 和己糖激酶 HK2 (Hexokinase 2)在50例肺腺癌组织中的表达水平,并分析其表达相关性。通过染色质免疫共沉淀(Chromatin Immunoprecipitation,ChIP)和荧光素酶报告基因实验,探索BARX2调控HK2表达的机制。<br> 结果:<br> 结合 TCGA 数据库、本院收集的肺腺癌及癌旁组织、肺腺癌组织芯片数据分析,发现转录因子BARX2的表达水平在肺腺癌组织中显著上调,且与患者临床病理信息及预后相关。体外细胞实验结果表明,敲降BARX2能明显抑制肺腺癌细胞增殖、迁移和侵袭能力,而过表达BARX2能明显促进肺腺癌细胞增殖、迁移和侵袭能力;体内裸鼠皮下荷瘤实验结果表明,敲降BARX2能抑制肺腺癌生长。生物信息学分析结果表明,BARX2参与肿瘤糖酵解的生物学过程;葡萄糖摄取、乳酸生成、丙酮酸生成及ECAR实验结果表明,敲降BARX2能够抑制肺腺癌细胞的糖酵解过程。RT-PCR和Western blot实验结果表明,BARX2能够影响己糖激酶HK2的表达;通过拯救实验发现,过表达HK2能够降低BARX2敲降后对肺腺癌细胞增殖、迁移、侵袭、葡萄糖摄取、乳酸生成、丙酮酸生成及ECAR的抑制作用;BARX2与HK2在肺腺癌组织中的表达呈正相关。ChIP实验和荧光素酶报告基因实验结果进一步表明,BARX2 结合在 HK2 启动子区域上,并调控其转录。<br> 结论:<br> 转录因子BARX2在肺腺癌中高表达,且与患者不良预后密切相关。敲降或过表达BARX2能明显抑制或促进肺腺癌的增殖、迁移、侵袭以及糖酵解能力。BARX2影响HK2的表达水平,且结合在HK2启动子区域并调控其转录,从而促进肺腺癌的发生发展。
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