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肺癌是严重危害人类健康的恶性肿瘤,在世界范围内它居恶性肿瘤死亡率的首位,目前我国肺癌的发病率和死亡率仍不断上升,与心脏病、脑血管病共同构成我国人群死亡的三大主因,占总死亡率的66.0%。由于肺癌的复发或转移特性,其总体生存率仍然较差。近来有研究表明,肿瘤细胞中包含极少数具有自我更新、增殖和不断分化潜能的细胞,称之为肿瘤干细胞(Cancer Stem Cells,CSC)或肿瘤起始细胞(Cancer Initiating Cells,CIC),它们是维持肿瘤生存,导致肿瘤复发和转移的重要原因。 Oct4属于POU转录因子家族,是胚胎干细胞维持多能性和自我更新的一个重要调节因子,它参与胚胎发育过程中多向性分化的调节,同时它也是制备诱导多能干细胞的必要因子之一,但在分化或成熟的组织中Oct4的表达水平降低或消失。Oct4主要表达于胚胎和生殖细胞肿瘤,可作为生殖细胞瘤和胚胎性癌的敏感和特异的标志物。研究发现,Oct4在人类多种肿瘤中出现异常表达或过表达,如在鼠的乳腺癌模型中Oct4高表达组比低表达组具有更强的致瘤能力,Oct4在肝细胞癌组织和细胞系中均有表达,将其下调后癌细胞的克隆形成和侵袭力均下降,这表明Oct4可能在肿瘤的发生、发展过程中发挥重要作用。目前关于Oct4在非小细胞肺癌组织中的表达及其对肺癌细胞生物学行为影响的研究,国内外鲜有报道。 目的: 本研究通过人体肺癌组织标本的研究,并结合体外、体内实验,总结分析Oct4在肺癌中的表达及临床意义,并进一步探讨其对肺癌细胞生物学行为的影响。 方法: 一、组织来源 106例非小细胞肺癌及癌旁组织均来自2005年到2007年在中国医科大学附属第一医院胸外科施行手术的病人。组织经10%中性福尔马林固定、石蜡包埋。病人术前均未接受放化疗。所有病例均有完整随访记录,随访截尾日期为2010年12月。生存期定义为从手术日期到随访截尾日期,或死于复发、转移的日期。组织学和分化程度根据2004年WHO分类标准进行分类,根据国际抗癌联盟(UICC)2009年修订的第七版肺癌TNM分期标准进行判定:鳞癌44例,腺癌50例,大细胞癌12例;高分化42例,中分化36例,低分化28例;Ⅰ期42例,Ⅱ期26例,Ⅲ期30例,Ⅳ期8例。 二、实验方法 (一)应用免疫组织化学技术检测106例非小细胞肺癌及癌旁正常组织标本的表达,并结合肺癌的临床病理特点进行分析。 (二)应用Western blot技术检测各种肺癌细胞系Oct4的表达,筛选出Oct4表达最高的细胞系A549细胞系。应用siRNA技术抑制Oct4在肺癌A549细胞中的表达,并用RT-PCR和Western blot方法验证干扰效果。 (三)分别应用克隆形成实验和Transwell方法检测Oct4沉默表达后肺癌细胞A549增殖和迁移能力的变化;建立肺癌细胞A549裸鼠皮下移植瘤模型,每周测量瘤体大小,绘制肿瘤体积生长曲线。成瘤4周后处死小鼠,取瘤,测量大小并称重,对比观察Oct4基因沉默对裸鼠体内成瘤能力的影响。 结果: 1、Oct4在肺癌组织中的表达:Oct4蛋白主要表达于肺癌细胞的胞浆,少量表达于胞核。在106例非小细胞肺癌标本中,46例表达阳性,阳性率43.40%,包括鳞癌15例,腺癌28例,大细胞癌3例;高分化11例,中分化16例,低分化19例;Ⅰ期14例,Ⅱ期12例,Ⅲ期17例,Ⅳ期3例。10例合并散在胞核阳性表达,阳性率9.43%,其中腺癌7例,鳞癌3例;高分化1例,中分化4例,低分化5例。 2、Oct4的表达和临床病理因素之间的关系:在高分化的肺癌组织中,Oct4的阳性表达率为26.19%,而在低分化的肺癌组织中,Oct4的阳性表达率为67.86%,P<0.01,差异具有显著统计学意义。Oct4在肺腺癌中的阳性表达率为56.00%,明显高于其在鳞癌和大细胞癌中的表达,阳性率分别为34.09%、25.00%,P<0.05。在淋巴结转移阳性的肺癌组织中,Oct4的表达明显高于淋巴结转移阴性组,P<0.01。Oct4的过表达与患者年龄、性别、吸烟、肿瘤的TNM分期无关。在伴胞核阳性表达的病例中,中低分化病例所占比例高于高分化者,14.06% VS2.38%;腺癌高于鳞癌,14.00% VS2.27%,但P>0.05,差异不具有统计学意义。 3、Oct4特异性siRNA转染肺癌细胞A549后细胞增殖、迁移和成瘤能力变化:分别采用Oct4特异性siRNA(Oct4-S组)和control siRNA(Oct4-C组)干扰肺癌细胞A549,并设立空白对照组(Oct4-N组),RT-PCR和Western blot检测均发现Oct4-S组Oct4的表达水平下降,与Oct4-C组和Oct4-N组比较均有统计学差异(P<0.05)。克隆形成实验显示Oct4-S组克隆形成数目明显少于Oct4-C组和Oct4-N组,分别为(162±31.48)、(334±29.61)和(338±34.83)。同时,Transwell细胞迁移实验发现,同Oct4-C组和Oct4-N组相比,Oct4-S组穿过聚碳酸酯微孔膜的细胞数量明显减少,(78.35±11.12 VS124.82±13.43&132.56±15.37,P<0.05)。将Oct4-S和Oct4-C分别皮下接种5只裸鼠,每只接种量为2×106个细胞。Oct4-S组成瘤时间6~9天,Oct4-C组4~7天,前者移植瘤瘤体生长速度明显慢于后者。成瘤四周后,两组小鼠移植瘤瘤体质量组间比较差异具有统计学意义。 结论: 1、Oct4在NSCLC组织中高表达,主要表达于胞浆,少量表达于胞核。 2、Oct4在NSCLC中的表达与肺癌分化程度、肿瘤的组织学类型、淋巴结转移密切相关,与患者年龄、性别、吸烟、肿瘤的TNM分期无关。Oct4高表达与NSCLC预后不良相关,提示Oct4有可能作为NSCLC预后判断指标之一。 3、Oct4在肺腺癌组织和细胞系中的表达高于其在肺鳞癌和肺大细胞癌组织和细胞系中的表达,提示Oct4与肺腺癌的关系更为密切。 4、Oct4与肺癌细胞的增殖、转移能力有关,siRNA干扰Oct4表达下降后肺癌细胞A549的增殖能力和迁移能力均下降。 5、Oct4表达抑制后,肺癌细胞的成瘤能力减弱。