研究記事

鼻咽頭がん細胞における増殖および上皮–間葉質転移に対するCUBドメイン含有タンパク質1の効果

DOI:

10.3791/70232

2026年6月5日

この記事について

サマリー

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本プロトコルは、臨床組織解析および in vitroを用いて鼻咽頭がんにおけるCUBドメイン含有タンパク質1の発現と機能を調査することを目的としています。ERK1/2シグナル伝達経路を通じた上皮-間葉系転移の調節におけるその役割を評価するアッセイ。

要約

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本プロトコルは、鼻咽頭がんにおけるCUBドメイン含有タンパク質1の発現と機能的役割、ならびに上皮-間葉系転移への関与の可能性を調査する方法論的アプローチを説明しています。鼻咽頭がんおよび鼻炎患者の臨床組織サンプルを収集し、リアルタイム定量PCRおよび免疫組織化学を用いてCDCP1発現を解析しました。CNE2およびHK1鼻咽頭がん細胞株を用いた in vitro 実験が行われました。 CDCP1 の過剰発現およびノックダウンは、CDCP1プラスミドまたは特異的siRNAを用いたトランスフェクションによって達成されました。細胞増殖はMTTアッセイで評価され、アポトーシスはカスパーゼ3活性測定で評価され、EMT関連マーカーの発現およびERK1/2のリン酸化レベルはウェスタンブロットおよび定量PCRで検出されました。経路関与の検証のため、ERK1/2特異的阻害剤U0126を用いた救助実験が実施されました。このプロトコルは、CDCP1が鼻咽頭がんにおける腫瘍進行を調節する分子メカニズムを解明するための体系的な in vitro および ex vivo. フレームワークを提供します。

概要

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鼻咽頭癌は鼻咽頭の最も一般的な原発悪性腫瘍であり、鼻咽頭上皮に起源を持ち、独特の地理的分布を持つ頭頸部悪性腫瘍です。鼻咽頭がんの約98%は潜在性EBV感染と関連しています。この病気はアジアで発生率が高いですが、ヨーロッパでは稀であり、発症は食習慣やその他の要因に関連している可能性があります 3,4,5。組織学的分類によると、鼻咽頭癌はWHOのタイプI、II、IIIの678に分類されます。タイプI、タイプIIおよびIIIと比べて、鼻咽頭がんは電離放射線に対してより敏感です。したがって、放射線治療は治療に広く用いられています10,11。しかし、鼻咽頭がんの患者は依然として腫瘍細胞転移のリスクに直面しており、これは死因の主要な原因の一つです(12,13)。高い再発率は、鼻咽頭がん転移に影響を与える主要な分子メカニズムを明確にし、転移リスクを予測できる新しい生物学的指標の探求が緊急であることを強調しています。

CUBドメイン含有タンパク質1(CDCP1)は、さまざまながん細胞で駆動的な役割を果たしている膜タンパク質です。研究により、CDCP1が多発性腫瘍における転移の調節に関与することが確認されています17,18。肺がんではCDCP1の発現が上方調節され、過剰な腫瘍細胞増殖、病理型、TNMステージ、リンパ節転移と密接に関連しています19,20。しかし、鼻咽頭がんにおけるCDCP1の発現特性および機能はまだ報告されていません。したがって、鼻咽頭がんにおけるCDCP1のメカニズムを解明することは、その転移性メカニズムの解明や新たな介入標的の開発において臨床的に非常に重要です。

鼻咽頭がんにおけるCDCP1発現と腫瘍細胞の生物学的行動への影響を調査するため、本研究では臨床組織サンプルと in vitro 細胞実験を組み合わせた戦略を用いました。鼻咽頭がん組織におけるCDCP1の発現レベルを検出し、 CDCP1 を確立することで、鼻咽頭がん細胞株CNE2における過剰発現およびサイレンシングモデル、MTTアッセイを用いた細胞増殖の評価、カスパーゼ3活性の検出によるアポトーシスの評価、上皮間葉系転移(EMT)関連マーカーの発現およびERK1/2シグナル伝達経路の活性化状態をリアルタイム定量PCRを用いて調査しました。ウェスタン・ブロット。これらの方法は腫瘍研究で広く用いられており、良好な再現性と操作の容易さを提供します。

単一の検出方法に依存するアプローチと比較して、本研究は多次元機能的アッセイとシグナル伝達経路解析を組み合わせ、鼻咽頭がんにおけるCDCP1のメカニズムをより体系的に評価します。MTTアッセイは、操作が簡便でコストも低く、高スループット細胞増殖検出に適しています。カスパーゼ3活性検出はアポトーシスのレベルを定量的に反映します。ウェスタンブロットとqRT-PCRは、それぞれEMT関連因子のタンパク質およびmRNAレベルでの発現変化を検証できます。これらの手法には、シグナル伝達経路の動的変化をリアルタイムで監視できないなど、機構的な深さの面で一定の制約がありますが、それでもCDCP1機能の予備的探究に信頼できる技術的支援を提供します。

本研究は、鼻咽頭がんにおけるCDCP1の発現パターンを明確にし、ERK1/2シグナル伝達経路を通じたEMT、腫瘍細胞増殖、アポトーシスの調節メカニズムを調査し、鼻咽頭がん転移のメカニズムを解明し、介入対象となる可能性のある対象を特定するための実験的証拠を提供することを目的としています。

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プロトコル

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本研究は華中科技大学同吉医科大学麗源病院倫理委員会により承認されました[承認番号:2026IEC(RYJ016)]。すべての患者はインフォームド・コンセントを提供し、臨床サンプルの採取と使用はヘルシンキ宣言の関連する倫理ガイドラインに準拠していました。本研究で使用された主な実験材料および機器は材料表に記載されています。

臨床組織サンプルの採取とCDCP1発現の検出

2019年1月から2019年12月にかけて、当院で鼻咽頭癌と診断された7名の患者から外科用組織標本を採取しました。同時に、鼻炎患者6名の鼻組織サンプルを対照群として採取しました。すべての組織サンプルは、収集後すぐに液体窒素で凍結され、その後のRNA抽出が行われました。

RNA抽出とリアルタイム定量PCR検出

製造元の指示に従い、組織サンプルから総RNAを抽出しました。各サンプルに対して、50〜100 mgの組織を1 mLの抽出試薬に溶け込み、組織均質剤を用いて氷上で処理しました。均質化は30秒間行われ、組織の完全な破壊を確実にするために3回繰り返されました。組織破壊後、各溶解液には200μLのクロロホルムが投与されました。管は15秒間激しく渦を振られ、室温で3分間保持され、その後12,000 ×g で4°Cで15分間回転させて相を分離しました。透明な水層は間相を乱さずに除去され、新しいチューブに移されました。

この水溶液からは、1:1の体積比でイソプロパノールを加えることでRNAを回収しました。室温で10分間の培養後、サンプルは12,000× g で4°Cで10分間遠心分離され、RNAをペレット化しました。上澄液は廃棄され、ペレットは75%エタノール1mLで一度洗浄されました。7,500 × g で4°Cで5分間遠心分離を行った後、エタノール洗浄液が除去されました。その後、RNAペレットは室温で5〜10分間自然乾燥させ、RNaseフリー水20μLに再懸浮させました。RNAの量と純度は分光光度測定法で決定されました。

cDNA製剤には、逆転写のために総RNA1μgが使用されました。反応は37°Cで15分間行われ、その後85°Cまで5秒加熱されました。その後、定量的リアルタイムPCR(qPCR)をリアルタイムPCRシステム上でTB Greenプレミックス(Ex Taq II)で実施しました。各20 μL反応には2 μLのcDNAテンプレート、0.4 μmol/Lの順位および逆プライマー、10 μLのSYBR Greenプレミックス、ヌクレアーゼフリー水が含まれていました。増幅プロトコルは95°Cでの変性から30秒間始まりました。その後、40サイクルが続き、各サイクルは5秒間95°C、アニーリング・延長時は60°Cで30秒分のサイクルで構成されていました。プライマー配列は 表1に記載されています。

CDCP1タンパク質発現の免疫組織化学的検出

組織標本はまず4%パラホルマルデヒドに24時間固定され、その後標準的な脱水、パラフィン埋め込み、厚さ4μmの切片の準備が行われました。パラフィン切片はキシレンで処理されパラフィンを除去し、段階化されたエタノール溶液で順次再水和されました。抗原のアンマスキングのために、スライドはクエン酸バッファー(pH 6.0)に入れられ、溶液が沸騰した後3分間圧力鍋で加熱されました。内因性過酸化物酵素活性は、切片を3%過酸化水素に10分間曝露することで抑制されました。

内因性酵素活性を遮断した後、切片は4°Cで一晩インキュベートされ、抗CDCP1一次抗体は1:200で希釈されました。翌日、スライドは室温でホースラディッシュ・ペルオキシダーゼ結合の二次抗体を30分間処理しました。信号可視化はDAB基質キットを用いて行われ、その後ヘマトキシリンでカウンターステインされた。最後にスライドは脱水され、マウントされ、光学顕微鏡で検査されました。

細胞培養とグルーピング

CNE2およびHK1ヒト鼻咽頭がん細胞は、10%胎児用牛血清および1%ペニシリン-ストレプトマイシンを補足した高グルコースDMEMで維持されました。細胞は5%のCO₂を含むインキュベーターで37°Cで培養されました。細胞が70%–80%のコンフルエンスに達したとき、以下のグループに従ってトランスフェクションされました:対照群(対照群):空ベクターまたは陰性対照siRNAでトランスフェクト;CDCP1過剰発現群(CDCP1-OE): CDCP1 過剰発現プラスミドでトランスフェクト;CDCP1サイレンシンググループ(si-CDCP1): CDCP1 siRNAでトランスフェクト;救助実験群(CDCP1-OE + U0126): CDCP1 の過剰発現に基づき、ERK1/2特異的阻害剤U0126(10 μmol/L)で48時間処理。

トランスフェクションは製造元の指示に従って行われました。細胞はトランスフェクションの24時間前に6ウェルプレートで2個の5個セル ×1ウェルあたり2mLの抗生物質フリー培地を装填しました。トランスフェクションは、培養が約70%の合流点に達した時点で開始されました。その後、培養培地を取り除き、新しい血清フリー培地に交換しました。各ウェルごとに、5μLのトランスフェクション試薬と別に2μgのプラスミドDNAまたは100pmolのsiRNAを準備し、各成分は還元された血清含有培地250μLで希釈されました。両方の混合物は室温で5分間保管しました。希釈した核酸とトランスフェクション試薬を結合し、室温で20分間放置してトランスフェクション複合体を生成しました。これらの複合体はセルに滴下されて追加され、ウェル全体に優しく分布し、6時間セルと共に培養されました。潜伏期間が終わると、トランスフェクション混合物を除去し、細胞に10%FBSを含む完全な培地を供給しました。

細胞増殖アッセイ

トランスフェクション後48時間で、各グループからCNE2およびHK1細胞を採取し、3個×10個3 セル/ウェルの密度で96ウェルプレートにシードし、1ウェルあたり100μLの培地を1ウェルに充填し、各グループに5回の複製ウェルを設けました。細胞を24時間、48時間、または72時間培養した後、各ウェルに5 mg/mLのMTT溶液10 μLを加えました。その後、プレートは再び37°Cで5%のCO₂を含んでさらに4時間培養されました。この培養後、培養上清液は慎重に廃棄され、各ウェルに100μLのジメチルスルホキシド(DMSO)を加えてホルマザン結晶を溶解させました。プレートは完全に溶けるように10分間攪拌されました。吸収はマイクロプレートリーダーで570 nmで記録され、基準波長は630 nmを用いました。

アポトーシス活性アッセイ

トランスフェクションから48時間後に各群からCNE2細胞を採取し、製造元の指示に従いカスパーゼ3活性アッセイキットを用いてカスパーゼ3活性を検出しました。合計100μLの溶解バッファーを1×10個の6 細胞に加え、氷上で15分間溶解し、その後12,000 × g で4°Cで10分間遠心分離しました。 得られた上澄液は後続分析のために移送されました。カスパーゼ3アッセイでは、各ウェルに50μLの反応バッファーと5μLのカスパーゼ3基質(DEVD-pNA)が投与されました。プレートは37°Cで2時間維持され、マイクロプレートリーダーで405nmの吸収が測定されました。

ウェスタンブロット解析

トランスフェクションから48時間後、各実験群からCNE2およびHK1細胞を採取し、タンパク質抽出を行いました。細胞はプロテアーゼ阻害剤を含むRIPAバッファーで破壊され、30分間氷床に保管されました。得られた溶液は12,000 × gで4°Cで15分間遠心分離し、その後上清液の分画を採取しました。タンパク質濃度はBCAタンパク質アッセイキットで測定されました。

ウェスタンブロット分析では、各サンプルから総タンパク質30μgを5倍ローディングバッファーと混合し、100°Cで10分間加熱してタンパク質を変性させました。サンプルは10% SDS-PAGEゲルで120Vで90分間分離され、その後PVDF膜に300 mAの定流で90分間移送されました。移植後、室温で5%無脂肪ミルクで1時間膜を塞ぎました。

膜はCDCP1(1:1,000)、E-カデリン(1:1,000)、ビメンチン(1:1,000)、p-ERK1/2(1:2,000)、ERK1/2(1:1,000)、GAPDH(1:5,000)に対する一次抗体とともに4°Cで一晩インキュベートされました。

翌日、膜はTBSTで3回洗い、各洗浄は10分間続きました。その後、室温で1時間、ホースラディッシュ・ペルオキシダーゼ結合二次抗体に曝露されました。さらに3回のTBST洗浄後、ECL化学発光基質を用いてタンパク質信号を可視化しました。バンド強度はImageJソフトウェアで測定され、正規化制御としてGAPDHが使用されました。

統計解析
すべての実験は独立して3回実施されました。結果は標準偏差(SD)±平均値として提示されます。複数グループ間の差異は一方向分散解析(ANOVA)で評価され、ペアワイズの事後比較にはトゥーキーの手法が用いられました。P値は統計的に有意とされ<0.05でした。

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結果

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CDCP1。 鼻咽頭がん組織におけるアップレギュレーション

7つの鼻咽頭がん組織および6つの鼻炎組織における CDCP1 mRNAの発現レベルは、リアルタイム定量PCRによって検出されました。結果は、鼻咽頭がん組織における CDCP1 mRNAの発現が鼻炎組織よりも有意に高いことを示しました(P < 0.05、 図1A)。さらに、免疫組織化学的染色を用いて、組織内のCDCP1タンパク質の局在および発現レベルを検出しました。結果は、CDCP1タンパク質が鼻咽頭がん組織で発現し、主に細胞膜および細胞質に局在する一方、鼻炎組織では発現が低か、または全く現れないことを示しました(図1B)。これらの結果は、 CDCP1 の発現が鼻咽頭がん組織で上位調節されていることを示しています。

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ディスカッション

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本研究は、鼻咽頭がん組織におけるCDCP1の発現特性と腫瘍細胞の生物学的行動への影響を初めて体系的に調査し、CDCP1がERK1/2シグナル伝達経路の活性化を通じて上皮-間葉質転移を促進する分子メカニズムを予備的に明らかにしました。この発見は、CDCP1が鼻咽頭癌において腫瘍原原性の役割を果たすことを示唆し、この疾患における転移のメカニズムを理解するための新たな実験的証拠を提供しています。

本研究では、CDCP1.発現が鼻咽頭がん組織において有意に上型調節されており、肺がんやトリプルネガティブ乳がんなどの腫瘍での報告と一致しました(21,22)。免疫組織化学的染色により、CDCP1タンパク質は主に鼻咽頭がん細胞の細胞膜および細胞質に局在していることが確認されており、これはシグナル伝達に関与する膜受容体としての機能と一致しています。特筆すべきは、この研究のサンプル数が少なく(鼻咽頭が...

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開示事項

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著者らは、本論文の出版に関して利益相反はないと宣言しています。本研究で報告された研究には、財務的または個人的な関係性は影響していません。

謝辞

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この研究は福建省自然科学基金プロジェクト(No.2017J01271)の支援を受けました。

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材料

この記事で使用された材料の一覧
名前会社カタログ番号コメント
BCAタンパク質アッセイキットサーモフィッシャー、アメリカ23225タンパク質濃度測定のために
カスパーゼ3活性分析キットビヨタイム、中国C1403カスパーゼ3活性の比色測定法
CDCP1 過剰発現プラスミド詳細は不明です詳細は不明ですCDCP1の過発現トランスフェクションについて
CDCP1一次抗体アブカム、アメリカAB137706IHCとウェスタンブロットの場合、希釈1:200(IHC)または1:1000(WB)
CDCP1 siRNA詳細は不明です詳細は不明ですCDCP1遺伝子サイレンシングのために
CNE2細胞株中国型文化収集センター(CCTCC)、中国詳細は不明ですヒト鼻咽頭癌細胞株
DMEM 高グルコース中質ハイクローン、アメリカSH30243.01細胞培養
DMSOシグマ、アメリカD2650MTTアッセイでの結晶溶解用
E-カデリン一次抗体細胞シグナル伝達技術、アメリカ3195Sウェスタン・ブロット;希釈 1:1000
ERK1/2一次抗体細胞シグナル伝達技術、アメリカ4695Sウェスタン・ブロット;希釈 1:1000
GAPDH一次抗体アブカム、アメリカAB8245ウェスタンブロット負荷制御;希釈 1:5000
HK1細胞株中国型文化収集センター(CCTCC)、中国詳細は不明ですヒト鼻咽頭癌細胞株
リポフェクタミン 2000インビトロジェン、アメリカ合衆国11668019トランスフェクション試薬
マイクロプレートリーダーバイオテック、アメリカ詳細は不明です吸収検出(MTT、カスパーゼ-3)
MTTシグマ、アメリカM2128細胞増殖アッセイ;PBSで5 mg/mLで調製
オプティMEMギブコ、アメリカ31985070トランスフェクション用の還元血清培地
p-ERK1/2一次抗体細胞シグナル伝達技術、アメリカ4370S型ウェスタン・ブロット;希釈 1:2000
PrimeScript RTマスターミックス宝(日本)RR036BリアルタイムPCR用の逆転写試薬
PVDF膜ミリポア、アメリカIPVH00010タンパク質の移動;0.45 & mu;mの孔径
QuantStudio 5 リアルタイムPCRシステム応用バイオシステムズ、アメリカA34322qPCR検出
RIPA溶解バッファービヨタイム、中国P0039タンパク質抽出;完全なRIPA溶解バッファー
二次抗体(HRP結合抗体)ダコ、デンマーク詳細は不明ですIHCとウェスタン・ブロットについて
シトレートナトリウムバッファー詳細は不明です詳細は不明ですIHC抗原採取時、pH 6.0
TBグリーン・プリミックス エクス・タックII宝(日本)RR820AqPCR反応試薬;200件の反応
組織ホモジナイザーIKA T10、ドイツ詳細は不明です組織RNA抽出の均質化
トリゾル試薬インビトロジェン、アメリカ合衆国15596026RNA抽出
U0126セレック、アメリカS1102ERK1/2特異的阻害剤;10およびミューで使用;mol/L
ビメンチン一次抗体細胞シグナル伝達技術、アメリカ5741Sウェスタン・ブロット;希釈 1:1000

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CUB CDCP1 PCR MTT ERK1 2

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