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OLA1是子宫内膜癌潜在的预后标志物且促进肿瘤进展

研究背景

子宫内膜癌(EC)是美国最常见的妇科恶性肿瘤之一,且发病率呈上升趋势。流行病学研究预估,2021年将有66,570例子宫内膜癌新发病例和12,904例死亡病例。子宫内膜癌发病率的上升趋势可能是由于世界大部分地区肥胖率的增加。尽管子宫内膜癌常于早期被诊断,但高级别病例死亡率很高。Hamilton等人的研究表明,高级别子宫内膜癌病例仅占所有新诊断病例的28%,却占死亡病例的74%I期和II期子宫内膜癌的主要治疗方案是全子宫切除术、双侧输卵管和卵巢切除术,这种治疗通常有效。然而,晚期病例是无法治愈的,化疗仍然是其主要治疗方案。目前,高级别子宫内膜癌患者的治疗缺乏进展。因此,鉴定子宫内膜癌相关基因并进一步了解其生物学功能,可能为子宫内膜癌的治疗提供新的突破。

ObgATP1 (OLA1)在包括细菌、植物和人类在内的大多数生物中广泛表达,属于P-loop GTP酶的Obg家族。OLA1在细胞应激反应、热休克、细胞粘附和抗氧化反应中必不可少。热休克蛋白70 (HSP70)是不同类型癌症的关键分子,HSP70的高表达与肿瘤的不良进展相关。OLA1调控HSP70蛋白稳定性进而抑制休克诱导的细胞死亡;在新生羔羊中,OLA1通过驱动泛素蛋白酶体途径下调SOD2在持续性肺动脉高压中的作用;OLA1通过与GSK3β结合抑制其表达来影响肺癌的生长;在乳腺癌中,OLA1通过抑制活性氧的产生而促进肿瘤的侵袭和转移;此外,OLA1通过TGF-β/Smad通路抑制乳腺癌细胞上皮间质转化过程,从而增强化疗耐药。这些特征明确表明OLA1在不同类型的腺癌中是一个关键基因,但其在子宫内膜癌中的生物学功能尚不明确。

研究路线


研究内容

1、OLA1在子宫内膜癌和癌旁中的表达情况

为了明确OLA1的表达是否与子宫内膜癌的进展相关,作者从TCGA数据库下载公共数据并进行分析。分析结果表明,与35个癌旁样本相比,OLA1在552个子宫内膜癌样本中表达显著上调(P<0.001)。此外,在配对样本中,OLA1表达水平也显著上调(P<0.001)。作者接下来使用免疫组化检测人子宫内膜癌及癌旁组织中的OLA1表达水平,验证公共数据的分析结果。结果表明,与癌旁组织(n=13)相比,I期(n=98)、II期(n=12)和III期(n=8) 子宫内膜癌组织中OLA1的蛋白表达水平均显著升高(P值均小于0.001)。综上所述,这些结果表明OLA1的表达与子宫内膜癌的进展密切相关。

2、TCGA队列中OLA1的表达与临床特征的相关性

在TCGA队列中,中位诊断年龄为66岁(31-90岁);中位随访时间为33.01个月,随访期间87例患者死亡。患者的临床分期、组织学分级、组织学分型、肿瘤状态、BMI指数、手术方式、淋巴结转移、绝经状态、远端转移等数据见下表。在队列中,组织学分级包括:G1 (18%;n=92)、G2 (22.7%;n=116)、G3 (57.1%;n=291)和高级(2.2%;n=11);FIGO分期包括:I期(61.6%;n=314)、II期(9.4%;n=48)、III期(23.5%;n=120)和IV期(5.5%;n=28)。队列中的组织学分型中,子宫内膜样子宫内膜腺癌是最常见的(75.1%;n=383),其他类型包括:混合腺癌(4.3%;N =22)和浆液性子宫内膜腺癌(20.6%;n=105)。绝经状态包括:413例(89%)绝经后(既往双侧卵巢切除或上次经期至今超过12个月、既往无子宫切除史)、17例(3.7%)围绝经期(自上个月经期以来6-12个月)和34例(7.3%)绝经前(自上个月经期以来小于6个月,未进行过双侧卵巢切除或雌激素替代)。肿瘤状态包括:412例无瘤患者(84.3%)和78例有瘤患者(15.7%)。60.7%的患者采用开放性手术,39.3%的患者采用微创手术。在338例病例中,68例有淋巴结转移(20.1%)、28例有远端转移(5.5%)。OLA1的表达水平上调与FIGO分期、组织学类型、组织学分级、绝经状态、远处转移及肿瘤状态相关(均P<0.05)。单因素logistic回归显示,OLA1的高表达与子宫内膜癌的临床分期(I vs. II, I vs. IV)、组织学分级(G1 vs. G2, G1 vs. G3)、组织学类型(EEA vs. SEA)、肿瘤状态、淋巴结转移和远处转移相关。这些结果提示,在TCGA队列中,OLA1的表达与临床特征相关。



3、OLA1表达的预后意义

为了评价OLA1在子宫内膜癌中的预后意义,作者分析了OLA1的表达与生存时间的关系。Kaplan-Meier分析显示,与OLA1低表达组相比,OLA1高表达组患者的总生存(OS)时间较短(P<0.001)。单因素Cox回归分析显示,年龄、OLA1的表达、远端转移、淋巴结转移、肿瘤状态、组织学分级、组织学类型、临床分期与子宫内膜癌患者的总生存时间显著相关(均P<0.05)。此外,多因素分析显示,OLA1的表达是总生存的独立预后因子(风险比=2.08;P<0.05),同时,肿瘤状态、组织学分级、手术方法也是预后因子(均P<0.05)。AUC为0.834,说明预后指标模型预测患者生存状态具有较高的敏感和特异性。综上所述,这些结果表明,OLA1高表达可以预测患者的不良预后。



4、OLA1的表达敲除可抑制子宫内膜癌细胞的增殖

为了研究OLA1在子宫内膜癌细胞中的表达水平,作者培养了RL95-2、Ishikawa、HEC-1B和HEC-1A细胞系,并用RT-qPCR和western blotting分析内源性OLA1的表达水平。结果表明,与Ishikawa和HEC-1A相比,RL95-2和HEC-1B细胞系中的OLA1表达水平更高。因此,作者选择HEC-1B和RL95-2细胞系进行后续研究。为了了解OLA1的表达对子宫内膜癌细胞的影响,作者设计了三条靶向OLA1的siRNA (siOLA1)使OLA1表达敲除。siOLA1-1和siOLA1-3转染效率更高故而被选择用于后续研究 。

CCK-8检测结果表明,转染入siOLA1-1和siOLA1-3的细胞的增殖能力显著降低(P<0.01), 而OLA1的过表达增强了细胞的增殖能力(P<0.01)。EdU实验表明,与转染siNC的细胞相比,转染OLA1 siRNA的S期细胞较少,表明内源性OLA1促进了子宫内膜癌细胞增殖。这些结果表明,OLA1的低表达抑制了子宫内膜癌细胞的增殖。



5、OLA1的表达降低抑制了子宫内膜癌的肿瘤迁移和侵袭

作者进行了伤口愈合、Transwell和Boyden实验,来研究OLA1对子宫内膜癌细胞迁移和侵袭的影响。结果表明,在RL95-2和HEC-1B细胞系中,与siNC组相比,siOLA1-1和siOLA1-3组的伤口愈合能力显著降低(P值均小于0.05)。Transwell和Boyden实验结果表明,siOLA1组的细胞迁移能力和侵袭能力较siNC组显著降低(P值均小于0.05)。这些结果表明,内源性OLA1的表达敲除可以抑制子宫内膜癌细胞的迁移和侵袭,证明了在子宫内膜癌中,OLA1的表达降低可抑制肿瘤的迁移和侵袭。

6、子宫内膜癌中OLA1相关通路的鉴定

作者在OLA1低表达和高表达数据集之间进行了GSEA分析,以探究OLA1在子宫内膜癌中的潜在机制。GSEA分析表明,OLA1的高表达可能参与了TGF-β信号通路、细胞周期、泛素介导的蛋白质降解、p53信号通路、Wnt信号通路及其他与癌症相关通路。此外,作者的研究发现,OLA1的表达敲除显著抑制了TGF-β信号通路标志物(Smad 3和4)和Wnt/β-catenin信号通路标志物(GSK3β,磷酸化的GSK3β和β-catenin)。综上所述,这些结果表明,TGF-β和Wnt/β-catenin信号通路可能是子宫内膜癌中OLA1调控的重要通路。



研究结论

本研究揭示了OLA1在子宫内膜癌中是一个致癌基因,OLA1的高表达与不良预后相关。在体外,OLA1的过表达促进了子宫内膜癌细胞的增殖、迁移和侵袭,而TGF-β信号通路、Wnt信号通路和泛素介导的蛋白质降解途径可能是其调控的重要通路。作者的研究结果表明,OLA1可能是子宫内膜癌的一个潜在预后指标,OLA1有希望成为子宫内膜癌治疗的一个有前景的治疗靶点。


参考文献

Dong, Yanqi, et al. "OLA1 is a potential prognostic molecular biomarker for endometrial cancer and promotes tumor progression." Oncology Letters 22.2 (2021): 1-13.









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