本文选自GASTROENTEROLOGY,https://doi.org/10.1053/j.gastro.2020.04.047,喜欢的朋友可以自行下载阅读。
废话太多,上图。
这图只能说画糙理不糙这里作者不是解决了ADM向PDAC的世纪难题?SETDB1,一种组蛋白甲基转移酶,使赖氨酸9上的组蛋白H3三甲基化,促进几种肿瘤类型的发展。作者研究了SETDB1是否与胰腺导管腺癌(PDAC)的发生有关(这你能信是gastroenterology的说理方式),可见其实这个SETDB1是在转录水平抑制P53的,这个东西在胰腺癌上没研究过,那么,作者就看看这个东西在胰腺癌发生、发展中的作用。从文章动物那一块,作者显然想要做炎癌转换方面的内容,上来作者就研究了SETDB1在正常,验证和ADM、PDAC中的表达情况。这里作者用了KC和KPC鼠,看了SETDB1和H3K9me3在不同鼠的表达情况。可见,SETDB1在炎症、ADM、PanIN、PDAC中都是增多的。
作者进一步在小鼠Panin和PDAC组织中分别观察到H3K9甲基转移酶的活性,
然后就是人组织中验证了一波。进一步的免疫组织化学分析显示48例PDAC中有21例SETDB1表达阳性(这里需要提到为什么不是大多数,因为基因突变背景不同,可能会有肿瘤异质性问题,如果单细胞可以测序的话,提取这些阳性的细胞,进行测序也是可以的好像单细胞测序对我来说就是这么一个作用了)
然后,作者用了SETDB1 cre的基因工程鼠,Ptf1a、Cre;Setdb1f/f小鼠在6周龄时胰腺形态和胰腺/体重比与对照组无明显差异。组织学上,Ptf1aCre;Setdb1f/f小鼠在该时间点没有显示胰腺异常。(基因工程太过深奥,不懂,如果cre的话,不是讲一个基因和等位基因全都cre了吗?要不然不就成了杂合鼠,而且传代后好像这个cre的能力也是下降的,所以传几代后要看看这个重组的比例,反正我不懂。)
鉴于Setdb1在ADM中表达,接下来作者确定Setdb1是否在诱导ADM的雨蛙素诱导的急性胰腺炎的反应中在胰腺外分泌再生中发挥作用。在Ptf1a
Cre;Setdb1f/f小鼠中观察到大量的胰腺萎缩和胰腺/体重比的严重降低。组织学上,对照组Ptf1a Cre小鼠在治疗2d后,由于急性胰腺炎可诱导炎性细胞浸润和ADM形成。相反,与对照组相比,ptf1acre;setdb1f/f小鼠的导管结构增多,腺泡细胞减少,炎性细胞浸润增多。此外,Ptf1a Cre;Setdb1f/f小鼠的胰腺炎病理评分明显高于对照小鼠。这些发现表明setdb1缺失导致了急性早期胰腺炎的加重。雨蛙素治疗7天后,在ptf1a cre;setdb1f/f小鼠中观察到了长时间的胰腺炎,而对照组小鼠的胰腺炎几乎完全恢复。
Ptf1a、Cre、Setdb1f/f小鼠F4/80阳性细胞浸润明显。CD8或CD117阳性细胞在对照组和Ptf1aCre;Setdb1f/f小鼠中均很少见。这些数据表明,胰腺Setdb1的缺失加剧了雨蛙素诱导的胰腺炎,并且在雨蛙素诱导的胰腺炎后,正常的外分泌胰腺再生需要胰腺Setdb1。
为探讨Ptf1a Cre、Setdb1f/f小鼠胰腺炎时胰腺萎缩的可能机制,作者观察了Ptf1a Cre、Ptf1a Cre、Setdb1f/f小鼠在雨蛙素治疗2天后的细胞增殖和凋亡情况,以探讨Ptf1aCre、Setdb1f/f小鼠胰腺萎缩的可能机制。裂解caspase3和TUNEL染色显示Ptf1a Cre;Setdb1f/f小鼠与对照Ptf1aCre小鼠相比凋亡细胞显著增加,而Ki67免疫染色显示对照组和Ptf1a Cre;Setdb1f/f小鼠在细胞增殖方面没有差异。
为了探讨setdb1缺失介导的胰腺炎细胞凋亡的可能机制,作者对凋亡的主要参与者之一的p53进行了免疫组织化学染色,结果发现,celurein治疗2天后,ptf1a cre;setdb1f/f小鼠的p53表达明显增加。(P53作为体内重要的抑癌基因,具有调节细胞周期、促进凋亡的作用,逐渐走向正轨)
qRT-PCR分析显示,与对照组相比,凋亡基因Apaf1、Noxa和p53在Ptf1aCre;Setdb1f/f小鼠中的表达显著升高,而抗凋亡基因bcl2的表达显著降低,(生理条件下没有改变)这些结果表明,在雨蛙素诱导的胰腺炎后,胰腺Setdb1的缺失导致胰腺萎缩,并伴随着细胞凋亡的增加和p53表达的上调。
接下来研究了胰腺Setdb1缺失在致癌Kras激活的背景下的影响。为此,作者建立了Ptf1a Cre、Kras G12D、Setdb1f/f(KCS)小鼠,并与对照Ptf1a Cre、Kras G12D(KC)小鼠进行比较。1周龄时,HE染色显示KCS胰腺与KC胰腺难以区分。然而,在4周龄和8周龄时,与KC胰腺相比,KCS胰腺中可以更明显地观察到管样结构和纤维化,提示Setdb1缺失导致了在致癌Kras背景下导管化生改变和纤维化的加剧。为了描述4周龄和8周龄KCS胰腺中观察到的管状结构,首先对淀粉酶(AMY)、细胞角蛋白19(CK19)、性别决定区Y盒9(Sox9)、磷酸化细胞外信号调节激酶(Perk)和磷酸化信号转导和转录激活因子3(PStat3)进行了免疫染色。
免疫染色显示在4周龄的KCS胰腺中有AMY和CK19双重阳性细胞表明ADM,而在KC对照组中没有观察到这些细胞。分别进行Claudin 18和天狼星红免疫组织化学染色,对Panin和纤维化区域进行定量分析(这下知道用什么染色了)。定量分析显示,与KC小鼠相比,KCS小鼠的Panin和纤维化面积明显增加。这些数据表明,在致癌Kras激活的背景下,胰腺Setdb1的缺失明显加速了ADM/Panin的形成,并伴有纤维化。
作者进一步分析了这种ADM是自发的还是非自发的,6周龄的小鼠取胰腺进行培养,在没有TGFa的情况系,KCS鼠转化为管样囊肿的腺泡细胞数明显高于对照Ptf1aCre小鼠。经转化生长因子α处理后,KCS小鼠的导管囊性结构形成率显著高于对照Ptf1aCre小鼠,说明,KCS鼠形成ADM是自发的。
作者还通过qRT-PCR分析评估了1周龄KC和KCS胰腺中与Wnt通路、Notch通路和炎症相关的介质的激活情况。然而,KC和KCS胰腺之间没有显著差异。对6周龄的鼠胰腺转录因子进行比较,也没有发现差异,提示胰腺转录因子、Wnt途径、Notch途径和炎症不是促进KCS胰腺ADM/Panin形成的主要途径。(这一段是补充材料,为什么要补充这个呢?)
鉴于细胞凋亡在雨蛙素诱导的胰腺炎期间增加的事实,作者接下来在4周龄时评估KCS胰腺的凋亡状态。半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶3(Caspase3)裂解免疫组化染色和TUNEL染色显示,KCS胰腺的凋亡细胞数明显多于KC胰腺。
为了确定KCS胰腺的整体转录变化,在4周龄时对KC和KCS胰腺的基因表达进行了全基因组分析。对KC和KCS胰腺组织mRNA的微阵列分析表明,与凋亡途径相关的基因表达上调。使用软件程序David6.8(https://david.ncifcrf.gov/))进行的途径富集分析(基因本体论分析)显示凋亡过程(GO:0006915)显著富集(FDR:9.9E-11)。此外,与凋亡过程相关的基因,如tns4、p19、serpina3g、noxa、trfrs11b和s100a8,被包括在kcs小鼠中上调最多的100个基因中。基因集富集分析(GSEA)显示,与KC胰腺相比,“凋亡信号通路”和“p53下游通路”在KCS胰腺中显著富集。此外,qRT-PCR分析证实,与KC胰腺相比,凋亡基因p53、apaf1和noxa在KCS胰腺中的表达升高,而抗凋亡基因bcl2的表达降低。也就是说明在KRAS背景下,SETDB1缺失促进凋亡同时P53信号通路可能参与其中。
因为前面作者发现了SETDB1与p53负相关性,作者进一步向看看SETDB1是否调节P53,发现SETDB1可以结合到P53的启动子区域。
20周龄时,与KC小鼠相比,KCS小鼠胰腺萎缩程度更高。组织学上,KC小鼠几乎所有的腺泡细胞都被ADM和Panin取代。相反,正如H&E染色所示,KCS小鼠的胰腺实质被纤维化和脂肪取代(凋亡没有了)。Ki67免疫组化染色显示KC小鼠有明显的细胞增殖,而KCS小鼠未见明显增殖。值得注意的是,切割的caspase3和p53的免疫染色显示,与KC小鼠相比,KCS小鼠的凋亡细胞和p53表达显著增加。Setdb1缺失导致细胞凋亡增加,随后,在致癌Kras的背景下,胰腺萎缩。(这么看来SETDB1对于胰腺的作用很大啊,虽然凋亡了,但是不用致癌了,也是好事啊,有点搞头)
下面作者就进一步看看这个SETDB1缺失对PDAC形成的影响了。作者让KCS鼠和P53CRE的鼠一起多鼠运动,(如果有多重基因工程鼠多鼠运动,岂不是产生很多不同基因背景的鼠来宝),产生Ptf1a Cre ; Kras G12D ; p53 f/+ ; Setdb1 f/f (KP hetero CS ) KPCS鼠,然后与Ptf1a Cre ; Kras G12D ; p53 f/+ ; Setdb1 wt/wt (KP hetero C)KPC鼠进行比较。大体形态学显示,与KPC胰腺相比,KPCS胰腺萎缩程度更重。组织学上,对照KPC小鼠在20周龄时出现PDAC形成,而在该日龄KPCS小鼠未观察到PDAC形成。(突然让我想搞一搞具体这个TP53蛋白在体内到底起到什么作用,构象改变了,功能也改变了,但是,存在即合理,胰腺癌肯定存在的时间远远早于我们认识的时间,这么长的时间,这个基因在自然界的选择下肯定是发挥了作用了),作者这里用的杂合p53鼠。
兄弟们,发现了什么吗?KPCS到实验终止都没有形成肿瘤,奥利给作者下面又cre了p53,Ptf1a Cre ;Kras G12D ; p53 f/f ; Setdb1 f/f (KP homo CS )和Ptf1a Cre ; Kras G12D ; p53 f/f ; Setdb1 wt/wt (KP homo C),这下是纯合子了,在看看抑制p53是不是能够抵消SETDB1 KO后的抑制PDAC形成的功能。这下两组都成瘤了。纯合P53cre成功的抵消了SETDB1 KO的肿瘤抑制作用。作者这里为什么这么做?小朋友,是不是有很多省略号?????
鉴于Ras-MYC致癌轴的状态对于PDAC启动是重要的,作者调查了KCS小鼠中Ras-MYC致癌轴是否发生了改变。与对照组小鼠相比,KCS小鼠c-Myc表达显著降低。鉴于Myc与RAS在PDAC的形成中发挥不同的作用,下调的Ras-Myc致癌轴在KCS小鼠PDAC的形成中也可能起到肿瘤抑制作用。
作者研究了抑制SETDB1是否影响TP53的表达和人PDAC细胞的生长。为此,沉默了SETDB1,并使用PK59和KP4细胞进行了生长抑制实验,这两个细胞被开放数据库鉴定为具有野生TP53状态的PDAC细胞。首先,用shRNA沉默了PK59和KP4细胞中SETDB1的表达。QRT-PCR分析显示,在SETDB1沉默的PK59和KP4细胞中,SETDB1的表达降低,而TP53的表达升高。接下来,利用SETDB1沉默的PK59细胞建立了原位PDAC模型。与对照组相比,SETDB1沉默的PK59细胞的肿瘤大小显著减小,在PDAC模型中也发现了TP53的高表达。
然后,作者又做回了开头的那个H3K9me3,表明SETDB1至少部分通过H3K9me3在人PDAC细胞中调控TP53的表观遗传表达
接下来,为了进一步验证SETDB1抑制对人PDAC细胞生长的影响,用米曲霉素A进行了生长抑制实验,米曲霉素A是一种抗肿瘤抗生素,它可以抑制SETDB1启动子的活性,从而抑制SETDB114、25的表达。结果显示500nM的米曲霉素A对PK59细胞的增殖有明显的抑制作用。裂解caspase3和Annexin V/ethidium HomodimmerIII免疫组化染色显示,米曲霉素A处理的PK59细胞凋亡细胞数明显增加。此外,qRT-PCR分析显示,米曲霉素A处理的PK59和KP4细胞中SETDB1表达降低,TP53表达升高。
作者最后又是一波生信分析,TCGA数据挖掘,SETDB1低表达的PDAC病例保留至少一个野生型TP53等位基因的频率较低(27%(4/15)),这表明在人类中也需要TP53等位基因的双等位基因改变来形成SETDB1表达降低的PDAC,换句话说,就是TP53突变必须是纯合的,才能诱导SETDB1缺失因其的PDAC,要不然杂合TP53可能诱导的是细胞凋亡。这里也就解释了为什么作者会用杂合P53进行一波实验了。
好文分享,到此结束,还是挺不错的文章的,全文看不出什么细胞实验吧,基本上都是动物,可见动物实验还是值钱的,做科研的小伙伴们,一起做动物吧,让动物再来个多鼠运动,助力高分文章。欢迎批评、指正。
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