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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。目前對于非小細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驅(qū)動基因突變的患者。本篇文章主要是通過對非小細胞肺癌的TCGA數(shù)據(jù)集進行分析尋找新的靶向治療靶點。讓我們來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胞肺癌的患者具有一定效果，然而還有一些患者并沒有受益于靶向治療。NCAPG，非SMC凝聚素Ⅰ復合體亞基G，在多種腫瘤中與遷移和增殖正相關。
方法：通過對TCGA數(shù)據(jù)集進行分析，NCAPG可以作為非小細胞肺癌的新治療靶點。通過體內(nèi)和體外實驗證明MCAPG在NSCLC生長和轉(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)動因子。TCGA數(shù)據(jù)集分析表明，NCAPG與NSCLC患者的生存負相關。NCAPG過表達是非小細胞肺癌的獨立危險因子。NCAPG下調(diào)會抑制體內(nèi)和體外非小細胞肺癌細胞的增殖，遷移和侵襲。NCAPG促進NSCLC發(fā)生發(fā)展的功能與LGALS1密切相關。
結(jié)論：被研究表明NCAPG是非小細胞肺癌發(fā)生發(fā)展的重要因素，為非小細胞肺癌的預后和治療提供新的靶點。
結(jié)果：
1.數(shù)據(jù)集獲取
從TCGA數(shù)據(jù)庫獲取NSCLC的轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)集，包括999例樣本。從GEO數(shù)據(jù)庫獲取GSE102287數(shù)據(jù)集。
2.NCAPG在NSCLC中上調(diào)表達
為鑒定NSCLC患者新的治療靶點，作者對本研究收集的腫瘤組織和正常組織進行測序并對數(shù)據(jù)進行差異分析，鑒定到415個下調(diào)基因和158個上調(diào)基因（圖1A）。GO分析表明有39個上調(diào)基因參與細胞周期，有絲分裂，細胞分類等過程，其中有13個基因均參與以上生物學過程（圖1B和1C）。此外，TCGA數(shù)據(jù)集分析表明這13個基因在腫瘤組織中過表達（圖1D），然而只有NCAPG與NSCLC患者生存顯著相關（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（圖1F和1G）。
此外，NCAPG表達水平與TNM分期，T分期和N分期顯著相關（表1）。NCAPG表達水平與性別，年齡和病理類型相關（表2）。
使用IHC研究NCAPG在腫瘤組織中的表達水平（圖2A）。KM分析表明NCAPG表達與患者生存期負相關（圖2B-2E）。RT-qPCR和Western blot結(jié)果表明腫瘤組織中NCAPG表達水平顯著升高（圖2F和2G）。此外，NCPAG在A549細胞系中表達水平最高（圖2H和2I）。Cox回歸分析表明NCAPG是NSCLC患者生存的獨立風險因子（表3）。
3.NCAPG缺失會抑制NSCLC細胞的增殖，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細胞（圖3A）。對A549敲除NCAPG后NCAPG的mRNA和蛋白表達水平顯著下調(diào)（圖3B）。此外，敲除NCAPG后會顯著抑制細胞的增殖，遷移和侵襲（圖3C-3E）。為了研究NCAPG時候會影響NSCLC腫瘤的生長，作者對BALB/c小鼠進行xenograft實驗。結(jié)果表明LV-shNCAPG組織中Ki-67的表達水平減少，LV-shNCAPG組織的體積和腫瘤顯著降低，SPARC也顯著降低（圖3F-3H），說明NCAPG下調(diào)會抑制腫瘤生長。隨后，作者對NOD/SCID小鼠建立肺轉(zhuǎn)移模型，沉默H1299細胞中的NCAPG會抑制肺轉(zhuǎn)移（圖3I和3J）。
4.體內(nèi)NCAPG缺乏會抑制氨基甲酸乙酯誘導的肺癌
為進一步研究NCAPG在氨基甲酸乙酯誘導的肺癌的作用，將氨基甲酸乙酯注射到NCAPG缺乏的小鼠體內(nèi)。由于反復暴露聚氨酯會導致肺腺瘤和肺癌。因此，在NCAPG+/-和C57BL/6小鼠內(nèi)注射氨基甲酸乙酯會誘導肺腫瘤（圖4A）。在NCAPG+/-小鼠中NCAPG的表達水平較低（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互作會介導NSCLC細胞的發(fā)展
為了闡明NCAPG促進細胞增殖，遷移和侵襲的機制，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A549細胞中NCAPG互作的蛋白進行沉淀和分析（圖5A）。根據(jù)NCAPG互作蛋白的DNA復制，重組，修復和代謝功能進行打分并構(gòu)建NCAPG互作蛋白網(wǎng)絡。LGALS1在NSCLC中過表達并與腫瘤發(fā)展和免疫紊亂有關。作者使用INGENUITY數(shù)據(jù)庫鑒定到LGALS1與NCAPG共沉淀（圖5B和5C）。此外，作者通過PLA結(jié)合免疫熒光分析和流式細胞儀檢測到A549細胞中NCAPG和LGALS1互作的陽性信號（圖5D-5F）。敲除LGALS1會抑制A549和H1299細胞的增殖，遷移和增殖（圖5G-5M）。
為鑒定NCAPG是否會通過LGALS1誘導NSCLC細胞增殖和遷移，作者進行Western blot。結(jié)果表明抑制NCAPG會抑制LGALS1和SPARC蛋白水平，而在LGALS1過表達細胞中SPARC表達升高（圖6A）。使用MTT，流式細胞儀和transwell檢測抑制NCAPG/過表達LGALS1的H1299和A549細胞的增殖，遷移和侵襲（圖6B-6K）。
結(jié)論：
NCAPG可以在有絲分裂過程中調(diào)控染色體上DNA位置，作為潛在的候選靶標。本研究發(fā)現(xiàn)NCAPG表達水平與NSCLC患者的生存期負相關，敲除NCAPG會影響A549細胞的增殖，遷移和侵襲。總的來說，NCAPG對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。
小編有話要說：
小編認為，本篇文章的分析思路十分值得學習和借鑒~首先，作者對非小細胞肺癌的自測數(shù)據(jù)和TCGA及GEO轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)集進行差異分析，尋找在腫瘤組織中顯著過表達的基因并研究這些基因與NSCLC患者生存期的相關性，這樣作者就找到了本文的主角——NCAPG。其次，作者研究NCAPG表達水平與作者臨床病理特征的相關性。第三，作者使用IHC和RT-qPCR研究NCAPG在腫瘤組織中的表達水平。最后，作者使用一系列的生物實驗研究敲除NCAPG對腫瘤細胞增殖，遷移和侵襲的影響。這篇文章能發(fā)高分文章的關鍵就在于作者使用生物信息學分析找到了一個有價值的基因，接著對這個基因進行一系列的生物實驗驗證，這些結(jié)果都表明這個基因?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。
參考文獻：
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
