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大家好呀！今天給大家介紹一篇2022年發(fā)表在Molecular Cancer（IF:27.401）上的一篇文章。目前對(duì)于非小細(xì)胞肺癌的靶向治療集中在靶向EGFR,ALK,MET,KRAS,BRAF和ROS1等。然而，這些特異性靶向抑制劑僅適用于存在相關(guān)驅(qū)動(dòng)基因突變的患者。本篇文章主要是通過(guò)對(duì)非小細(xì)胞肺癌的TCGA數(shù)據(jù)集進(jìn)行分析尋找新的靶向治療靶點(diǎn)。讓我們來(lái)看看這篇文章都有哪些分析內(nèi)容吧~~
摘要：
背景：盡管靶向治療非小細(xì)胞肺癌的患者具有一定效果，然而還有一些患者并沒(méi)有受益于靶向治療。NCAPG，非SMC凝聚素Ⅰ復(fù)合體亞基G，在多種腫瘤中與遷移和增殖正相關(guān)。
方法：通過(guò)對(duì)TCGA數(shù)據(jù)集進(jìn)行分析，NCAPG可以作為非小細(xì)胞肺癌的新治療靶點(diǎn)。通過(guò)體內(nèi)和體外實(shí)驗(yàn)證明MCAPG在NSCLC生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移中的促癌作用。
結(jié)果：NCAPG可以作為促NSCLC腫瘤發(fā)生發(fā)展的致癌驅(qū)動(dòng)因子。TCGA數(shù)據(jù)集分析表明，NCAPG與NSCLC患者的生存負(fù)相關(guān)。NCAPG過(guò)表達(dá)是非小細(xì)胞肺癌的獨(dú)立危險(xiǎn)因子。NCAPG下調(diào)會(huì)抑制體內(nèi)和體外非小細(xì)胞肺癌細(xì)胞的增殖，遷移和侵襲。NCAPG促進(jìn)NSCLC發(fā)生發(fā)展的功能與LGALS1密切相關(guān)。
結(jié)論：被研究表明NCAPG是非小細(xì)胞肺癌發(fā)生發(fā)展的重要因素，為非小細(xì)胞肺癌的預(yù)后和治療提供新的靶點(diǎn)。
結(jié)果：
1.數(shù)據(jù)集獲取
從TCGA數(shù)據(jù)庫(kù)獲取NSCLC的轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)集，包括999例樣本。從GEO數(shù)據(jù)庫(kù)獲取GSE102287數(shù)據(jù)集。
2.NCAPG在NSCLC中上調(diào)表達(dá)
為鑒定NSCLC患者新的治療靶點(diǎn)，作者對(duì)本研究收集的腫瘤組織和正常組織進(jìn)行測(cè)序并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行差異分析，鑒定到415個(gè)下調(diào)基因和158個(gè)上調(diào)基因（圖1A）。GO分析表明有39個(gè)上調(diào)基因參與細(xì)胞周期，有絲分裂，細(xì)胞分類(lèi)等過(guò)程，其中有13個(gè)基因均參與以上生物學(xué)過(guò)程（圖1B和1C）。此外，TCGA數(shù)據(jù)集分析表明這13個(gè)基因在腫瘤組織中過(guò)表達(dá)（圖1D），然而只有NCAPG與NSCLC患者生存顯著相關(guān)（圖1E）。TCGA數(shù)據(jù)集和GEO數(shù)據(jù)集中NCAPG在腫瘤組織中顯著高表達(dá)（圖1F和1G）。
此外，NCAPG表達(dá)水平與TNM分期，T分期和N分期顯著相關(guān)（表1）。NCAPG表達(dá)水平與性別，年齡和病理類(lèi)型相關(guān)（表2）。
使用IHC研究NCAPG在腫瘤組織中的表達(dá)水平（圖2A）。KM分析表明NCAPG表達(dá)與患者生存期負(fù)相關(guān)（圖2B-2E）。RT-qPCR和Western blot結(jié)果表明腫瘤組織中NCAPG表達(dá)水平顯著升高（圖2F和2G）。此外，NCPAG在A549細(xì)胞系中表達(dá)水平最高（圖2H和2I）。Cox回歸分析表明NCAPG是NSCLC患者生存的獨(dú)立風(fēng)險(xiǎn)因子（表3）。
3.NCAPG缺失會(huì)抑制NSCLC細(xì)胞的增殖，遷移和侵襲
NCAPG抑制劑shRNA3是抑制NCAPG最有效的抑制因子，因此選擇shRNA3處理NSCLC細(xì)胞（圖3A）。對(duì)A549敲除NCAPG后NCAPG的mRNA和蛋白表達(dá)水平顯著下調(diào)（圖3B）。此外，敲除NCAPG后會(huì)顯著抑制細(xì)胞的增殖，遷移和侵襲（圖3C-3E）。為了研究NCAPG時(shí)候會(huì)影響NSCLC腫瘤的生長(zhǎng)，作者對(duì)BALB/c小鼠進(jìn)行xenograft實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明LV-shNCAPG組織中Ki-67的表達(dá)水平減少，LV-shNCAPG組織的體積和腫瘤顯著降低，SPARC也顯著降低（圖3F-3H），說(shuō)明NCAPG下調(diào)會(huì)抑制腫瘤生長(zhǎng)。隨后，作者對(duì)NOD/SCID小鼠建立肺轉(zhuǎn)移模型，沉默H1299細(xì)胞中的NCAPG會(huì)抑制肺轉(zhuǎn)移（圖3I和3J）。
4.體內(nèi)NCAPG缺乏會(huì)抑制氨基甲酸乙酯誘導(dǎo)的肺癌
為進(jìn)一步研究NCAPG在氨基甲酸乙酯誘導(dǎo)的肺癌的作用，將氨基甲酸乙酯注射到NCAPG缺乏的小鼠體內(nèi)。由于反復(fù)暴露聚氨酯會(huì)導(dǎo)致肺腺瘤和肺癌。因此，在NCAPG+/-和C57BL/6小鼠內(nèi)注射氨基甲酸乙酯會(huì)誘導(dǎo)肺腫瘤（圖4A）。在NCAPG+/-小鼠中NCAPG的表達(dá)水平較低（圖4B）。NCAPG+/-小鼠肺組織中腫瘤結(jié)節(jié)數(shù)量較少（圖4C-4E）。
5.LGALS1與NCAPG互作會(huì)介導(dǎo)NSCLC細(xì)胞的發(fā)展
為了闡明NCAPG促進(jìn)細(xì)胞增殖，遷移和侵襲的機(jī)制，作者使用免疫共沉淀（Co-IP）和液相色譜質(zhì)譜聯(lián)用（LC-MS）對(duì)A549細(xì)胞中NCAPG互作的蛋白進(jìn)行沉淀和分析（圖5A）。根據(jù)NCAPG互作蛋白的DNA復(fù)制，重組，修復(fù)和代謝功能進(jìn)行打分并構(gòu)建NCAPG互作蛋白網(wǎng)絡(luò)。LGALS1在NSCLC中過(guò)表達(dá)并與腫瘤發(fā)展和免疫紊亂有關(guān)。作者使用INGENUITY數(shù)據(jù)庫(kù)鑒定到LGALS1與NCAPG共沉淀（圖5B和5C）。此外，作者通過(guò)PLA結(jié)合免疫熒光分析和流式細(xì)胞儀檢測(cè)到A549細(xì)胞中NCAPG和LGALS1互作的陽(yáng)性信號(hào)（圖5D-5F）。敲除LGALS1會(huì)抑制A549和H1299細(xì)胞的增殖，遷移和增殖（圖5G-5M）。
為鑒定NCAPG是否會(huì)通過(guò)LGALS1誘導(dǎo)NSCLC細(xì)胞增殖和遷移，作者進(jìn)行Western blot。結(jié)果表明抑制NCAPG會(huì)抑制LGALS1和SPARC蛋白水平，而在LGALS1過(guò)表達(dá)細(xì)胞中SPARC表達(dá)升高（圖6A）。使用MTT，流式細(xì)胞儀和transwell檢測(cè)抑制NCAPG/過(guò)表達(dá)LGALS1的H1299和A549細(xì)胞的增殖，遷移和侵襲（圖6B-6K）。
結(jié)論：
NCAPG可以在有絲分裂過(guò)程中調(diào)控染色體上DNA位置，作為潛在的候選靶標(biāo)。本研究發(fā)現(xiàn)NCAPG表達(dá)水平與NSCLC患者的生存期負(fù)相關(guān)，敲除NCAPG會(huì)影響A549細(xì)胞的增殖，遷移和侵襲。總的來(lái)說(shuō)，NCAPG對(duì)NSCLC的腫瘤發(fā)生發(fā)展十分重要，可以作為NSCLC治療的潛在藥物靶點(diǎn)。
小編有話(huà)要說(shuō)：
小編認(rèn)為，本篇文章的分析思路十分值得學(xué)習(xí)和借鑒~首先，作者對(duì)非小細(xì)胞肺癌的自測(cè)數(shù)據(jù)和TCGA及GEO轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)集進(jìn)行差異分析，尋找在腫瘤組織中顯著過(guò)表達(dá)的基因并研究這些基因與NSCLC患者生存期的相關(guān)性，這樣作者就找到了本文的主角——NCAPG。其次，作者研究NCAPG表達(dá)水平與作者臨床病理特征的相關(guān)性。第三，作者使用IHC和RT-qPCR研究NCAPG在腫瘤組織中的表達(dá)水平。最后，作者使用一系列的生物實(shí)驗(yàn)研究敲除NCAPG對(duì)腫瘤細(xì)胞增殖，遷移和侵襲的影響。這篇文章能發(fā)高分文章的關(guān)鍵就在于作者使用生物信息學(xué)分析找到了一個(gè)有價(jià)值的基因，接著對(duì)這個(gè)基因進(jìn)行一系列的生物實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，這些結(jié)果都表明這個(gè)基因?qū)δ[瘤的發(fā)生發(fā)展起到重要作用，可以作為新的治療靶點(diǎn)。
參考文獻(xiàn)：
Sun, H., Zhang, H., Yan, Y. et al. NCAPG promotes the oncogenesis and progression of non-small cell lung cancer cells through upregulating LGALS1 expression. Mol Cancer21, 55 (2022). https://doi.org/10.1186/s12943-022-01533-9
