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* Diese Autoren haben gleichermaßen beigetragen
Tropomodulin 3 (TMOD3) wurde in den letzten Jahren zunehmend in Tumoren untersucht. Diese Studie ist die erste, die berichtet, dass TMOD3 bei Eierstockkrebs stark exprimiert wird und eng mit Platinresistenz und Immuninfiltration verbunden ist. Diese Ergebnisse könnten dazu beitragen, die therapeutischen Ergebnisse bei Eierstockkrebs zu verbessern.
Das Zytoskelett spielt eine wichtige Rolle bei der Platinresistenz bei Eierstockkrebs. Tropomodulin 3 (TMOD3) ist entscheidend für die Entwicklung vieler Tumoren, aber seine Rolle bei der Arzneimittelresistenz bei Eierstockkrebs ist noch unerforscht. Durch die Analyse von Daten aus den Datenbanken Gene Expression Omnibus (GEO), The Cancer Genome Atlas (TCGA) und Clinical Proteomic Tumor Analysis Consortium (CPTAC) verglich diese Studie die TMOD3-Expression bei Eierstockkrebs und normalem Gewebe und untersuchte die Expression von TMOD3 nach Platinbehandlung bei platinempfindlichem und platinresistentem Eierstockkrebs. Die Kaplan-Meier-Methode wurde verwendet, um die Wirkung von TMOD3 auf das Gesamtüberleben (OS) und das progressionsfreie Überleben (PFS) bei Patientinnen mit Eierstockkrebs zu bewerten. microRNAs (miRNAs), die auf TMOD3 abzielen, wurden mit TargetScan vorhergesagt und mit der TCGA-Datenbank analysiert. Die Tumor Immune Estimation Resource (TIMER) und ein integriertes Repository-Portal für Tumor-Immunsystem-Interaktionen (TISIDB) wurden verwendet, um den Zusammenhang zwischen TMOD3-Expression und Immuninfiltration zu bestimmen. TMOD3-Koexpressionsnetzwerke bei Eierstockkrebs wurden mit LinkedOmics, dem Search Tool for the Retrieval of Interacting Genes/Proteins (STRING) und der Database for Annotation, Visualization, and Integrated Discovery (DAVID) Bioinformatics untersucht. Die Ergebnisse zeigten, dass TMOD3 bei Eierstockkrebs stark exprimiert wurde und mit der Einstufung, dem Staging und der Metastasierung von Eierstockkrebs assoziiert war. Die TMOD3-Expression war bei platinbehandelten Eierstockkrebszellen und -patientinnen signifikant reduziert. Die TMOD3-Expression war jedoch in platinresistenten Eierstockkrebszellen und -geweben höher als in platinempfindlichen. Eine höhere TMOD3-Expression war bei Patientinnen mit Eierstockkrebs, die mit einer platinbasierten Chemotherapie behandelt wurden, signifikant mit einem niedrigeren OS und PFS verbunden. Die miRNA-vermittelte posttranskriptionelle Regulation ist wahrscheinlich für eine hohe TMOD3-Expression bei Eierstockkrebs und platinresistenten Eierstockgeweben verantwortlich. Die Expression von TMOD3-mRNA war mit einer Immuninfiltration bei Eierstockkrebs assoziiert. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass TMOD3 bei Eierstockkrebs stark exprimiert wird und eng mit Platinresistenz und Immuninfiltration verbunden ist.
Eierstockkrebs ist die zweithöchste Sterblichkeitsrate bei gynäkologischen Tumoren weltweit1. Es kann auf der Grundlage der Histopathologie in drei Typen eingeteilt werden: Keimzell-, Gonaden-, mesenchymale und epitheliale Tumoren, von denen 90% der Patientinnen epitheliales Ovarialkarzinom sind. Zu den Risikofaktoren im Zusammenhang mit Eierstockkrebs gehören anhaltender Eisprung, erhöhte Gonadotropin-Exposition und entzündliche Zytokine2. Mehr als 75 % der Fälle von Eierstockkrebs werden erst in fortgeschrittenen Stadien erkannt, was dazu führt, dass es an einer wirksamen Behandlung mangelt. Patientinnen mit fortgeschrittenem Eierstockkrebs haben eine schlechte Prognose mit weniger als 20% der 5-Jahres-Überlebensrate trotz neuer Chemotherapien wie intraperitonealer Verabreichung und gezielter Therapie. Die Standardbehandlung bei Eierstockkrebs besteht hauptsächlich aus einer Tumorresektion, gefolgt von einer Chemotherapie mit Medikamenten wie Platin und Paclitaxel. Ein Tumorrezidiv tritt jedoch in etwa 70% der Fälle auf1. Cisplatin entfaltet seine therapeutische Wirkung, indem es in die DNA-Replikation und -Transkription eingreift und derzeit das Mittel der ersten Wahl in der Chemotherapie bei Eierstockkrebs ist. Ein erheblicher Teil der Patientinnen mit Eierstockkrebs ist jedoch platinresistent3. Mehrere zelluläre Prozesse wie Arzneimittelausfluss, zelluläre Entgiftung, DNA-Reparatur, Apoptose und Autophagie sind entscheidend für die Platinresistenz in Eierstockkrebszellen 4,5,6.
Die Veränderung des Zytoskeletts ist ein wichtiger Mechanismus, der die Platinresistenz bei Eierstockkrebs beeinflusst. Kürzlich wurde berichtet, dass Gene, die mit dem Zytoskelett in Verbindung stehen, in der Regel aberrant exprimiert werden und das Aktin-Zytoskelett in Gegenwart von Cisplatin-ausgelöster Apoptose signifikant modifiziertist 7. Viele Studien haben gezeigt, dass Cisplatin die Nanomechanik von Eierstockkrebszellen moduliert. Die Zellsteifigkeit empfindlicher Zellen nimmt mit Platin dosisabhängig zu, was hauptsächlich durch die Störung der Aktinpolymerisation verursacht wird. Im Gegensatz dazu zeigten Cisplatin-resistente Zellen nach der Behandlung mit Cisplatin keine signifikante Veränderung der Zellsteifigkeit8. Darüber hinaus waren die Elastizitätsmodule von Cisplatin-empfindlichen Eierstockkrebszellen niedriger, wie die Rasterkraftmikroskopie zeigte. Im Gegensatz dazu weisen Cisplatin-resistente Eierstockkrebszellen ein Zytoskelett auf, das durch lange Aktin-Stressfasern gekennzeichnet ist. Die Hemmung der Rho-GTPase verringert die Steifigkeit und erhöht die Cisplatin-Sensitivität in diesen resistenten Zellen. Umgekehrt erhöht die Aktivierung der Rho-GTPase in Cisplatin-empfindlichen Zellen die Zellsteifigkeit und verringert ihre Empfindlichkeit gegenüber Cisplatin9. Das RNA-bindende Protein mit multiplem Spleißen (RBPMS), ein Tumorsuppressorgen, reduziert die Cisplatin-Resistenz in Eierstockkrebszellen, indem es die Proteinexpression des Zytoskelettnetzwerks reguliert und die Zellintegrität aufrechterhält10. Aktin-Stressfasern sind in A2780/CP-Zellen stärker ausgeprägt als in A2780-Zellen. Die Entwicklung von Arzneimittelresistenzen in Eierstockkrebszellen induziert eine umfassende Reorganisation des Aktin-Zytoskeletts, wodurch die zellulären mechanischen Eigenschaften, die Beweglichkeit und der intrazelluläre Wirkstofftransport beeinflusstwerden 11.
TMOD3 ist ein zytoskelettregulatorisches Protein, das die Depolymerisation von Aktin verhindert, indem es die langsam wachsenden (spitzen) Enden der Aktinfilamente verklebt12. TMOD3 spielt in verschiedenen Zelltypen unterschiedliche Rollen, indem es die Aktindynamik reguliert und an verschiedenen Prozessen beteiligt ist, wie z. B. der Förderung der Zellform, der Zellmigration und der Muskelkontraktion. Es konnte gezeigt werden, dass die TMOD3-Deletion bei Mäusen zum Embryonaltod bei E14.5-E18.5 führt, was darauf hindeutet, dass TMOD3 ein kritischer Faktor für die Embryonalentwicklung sein könnte13. Aufgrund seiner biologischen Funktionen in Stamm- und Vorläuferzellen könnte TMOD3 eine wesentliche Rolle bei der Tumorprogression spielen. Beim hepatozellulären Karzinom fördert TMOD3 das Wachstum, die Invasion und die Migration von hepatozellulären Karzinomzellen durch Aktivierung des MAPK/ERK-Signalwegs14 und fördert die Fernmetastasierung durch Aktivierung des PI3K-AKT-Signalwegs durch Interaktion mit dem epidermalen Wachstumsfaktor-Rezeptor15. MiRNA-490-3p hemmt die Proliferation und Invasion von hepatozellulären Karzinomzellen, indem es auf TMOD316 abzielt. MiR-145 verbessert die Strahlenempfindlichkeit von strahlenresistentem nicht-kleinzelligem Lungenkrebs durch Hemmung von TMOD317. In-vitro-Experimente zeigten, dass TMOD3 die Invasion von Speiseröhrenkrebszellen vermittelte, indem es das Zytoskelett durch Interaktion mit dem Lysyloxidase-Homolog 2 (LOXL2)18 regulierte. Darüber hinaus ergab die proteomische Analyse, dass eine hohe Expression von TMOD3 möglicherweise eine Etoposid-Chemoresistenz bei Lungenkrebs über den apoptotischen Signalweg vermitteln könnte19. Obwohl TMOD3 in den letzten Jahren vermehrt bei Tumoren untersucht wurde, gibt es noch keine Berichte über die Rolle von TMOD3 bei Eierstockkrebs und Chemotherapie.
Diese Studie ergab, dass TMOD3 bei Eierstockkrebs hochreguliert ist. Bemerkenswert ist, dass die Hochregulierung von TMOD3 mit der Platinresistenz verbunden war. In dieser Studie wurde auch der prognostische Wert von TMOD3 bei Eierstockkrebs und seine Korrelation mit der Immuninfiltration des Tumors untersucht. Diese Studie deutet darauf hin, dass eine Überexpression von TMOD3 bei Eierstockkrebs mit Platinresistenz verbunden ist.
1. Genexpressions-Omnibus (GEO)
HINWEIS: Die TMOD3-Expression bei Eierstockkrebs, bei Eierstockkrebs, der mit Platinmedikamenten behandelt wurde, und bei arzneimittelresistentem Eierstockkrebs wurde aus den GEO-Datensätzen abgeleitet. Der Studientyp aller Datensätze war Expression Profiling by Array, und die Organismen waren Homo sapiens.
2. TNMplot
HINWEIS: TNMplot verwendet RNA-seq-Daten aus den Repositories The Cancer Genome Atlas (TCGA), Therapeutic Research to Generate Effective Treatments (TARGET) und Genotype-Tissue Expression (GTEx)20. Die Expression von TMOD3 in normalem Ovarialgewebe und Eierstockkrebs wurde mit TNMplot analysiert.
3. UALCAN
HINWEIS: Das CANcer Data Analysis Portal (UALCAN) der University of ALabama in Birmingham ist eine benutzerfreundliche Online-Ressource zur Analyse öffentlich zugänglicher Krebsdaten21. Die Proteinexpression von TMOD3 in normalem Gewebe und Eierstockkrebs in CPTAC-Daten wurde mit UALCAN analysiert.
4. Prognoseanalyse des KM-Plotters
HINWEIS: Der prognostische Wert von TMOD3 bei Eierstockkrebs wurde mit dem Kaplan-Meier-Plotter (KM-Plotter) analysiert, einschließlich des Gesamtüberlebens (OS) und des progressionsfreien Überlebens (PFS)22.
5. ROC-Plotter
HINWEIS: Der Receiver Operating Characteristic Curve (ROC) Plotter wurde verwendet, um die Expression von TMOD3 bei Patienten zu analysieren, die resistent oder empfindlich auf eine platinbasierte Chemotherapie reagieren, und ermöglicht die Validierung des interessierten Gens als prädiktiven Marker durch ROC-Kurven. Die Datensätze der ROC-Plotter auf Transkriptomebene stammen hauptsächlich aus den Datenbanken TCGA und GEO und enthalten Behandlungs- und Ansprechdaten von 1816 Patientinnen mit Eierstockkrebs23.
6. mRNA-miRNA-Analyse
HINWEIS: Die miRNAs, die auf TMOD3 abzielen, wurden von TargetScan24 vorhergesagt, und dann wurde die Korrelation von TMOD3 mit diesen miRNAs im TCGA-Ovarialkarzinomdatensatz von cBioportal25 analysiert. Dann wurde das obige Ergebnis mit Cytoscape26 visualisiert. Die MiRNA-Expression bei Cisplatin-sensitiven und medikamentenresistenten Patientinnen mit Eierstockkrebs wurde mit LinkedOmics27 analysiert.
7. Analyse der Immuninfiltration
HINWEIS: Die Datenbank des Human Protein Atlas (HPA) wurde verwendet, um die Verteilung von TMOD3 in verschiedenen Immunzellen zu analysieren. TIMER ist eine praktische Online-Datenbank, die die Immuninfiltration im Zusammenhang mit mehreren Krebsarten analysiert28. In dieser Studie wurde TIMER verwendet, um den Zusammenhang zwischen der TMOD3-mRNA-Expression und der Reinheit von Eierstockkrebs und der Infiltration von Immunzellen zu analysieren. TISIDB ist ein Online-Portal für Tumor-Immunsystem-Interaktionen29. In dieser Studie wurde TISIDB verwendet, um die Korrelation zwischen TMOD3 und Immunmodulatoren bei Eierstockkrebs zu bestimmen.
8. TMOD3-Koexpressionsnetzwerke bei Eierstockkrebs
HINWEIS: Gene, die mit TMOD3 koexprimiert wurden, wurden mit LinkedOmics analysiert, und TOP50-Gene wurden durch Heatmaps angezeigt. TMOD3-interagierende Gene wurden durch STRING30 vorhergesagt. Dann wurden die überlappenden Gene im Venn-Diagramm dargestellt. Die überlappenden Gene wurden durch die Signalwege DAVID31for Gene Ontology Biological Process (GO-BP), Gene Ontology Cellular Component (GO-CC), Gene Ontology Molecular Function (GO-MF) und Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes (KEGG) funktionell annotiert.
9. CTD-Datenbank
HINWEIS: Die CTD-Datenbank ist ein neuartiges Werkzeug zur Analyse der Beziehungen zwischen Chemie, Genen, Phänotypen, Krankheiten und der Umwelt32. Die CTD-Datenbank sagt Medikamente voraus, die auf TMOD3 abzielen. Die PubChem-Datenbank wird dann verwendet, um die endgültige molekulare Struktur des Medikaments zu bestimmen.
TMOD3-Expression bei Eierstockkrebs
Zunächst zeigte die GEO-Datenbank, dass die mRNA-Expressionsniveaus von TMOD3 in Microarray-Datensätzen GSE51088 und GSE66957 erhöht waren (Abbildung 1A,B). TMOD3 wurde auch bei Eierstockkrebs im Vergleich zu normalem Eierstockgewebe durch das TNMplot-Webtool stark exprimiert (Abbildung 1C). Die Analyse der CPTAC-Daten mit dem UALCAN-Webtool zeigte, dass...
Das Zytoskelett wurde als essentiell für die Entwicklung und Progression, Behandlung und Prognose verschiedener Tumoren angesehen52. Im Vergleich zu TMOD1, das auf Erythrozyten und das Herz-Kreislauf-System beschränkt ist53, und TMOD2, das auf das Nervensystembeschränkt ist 54, hat TMOD3 eine ubiquitäre Verteilung, was die Untersuchung von TMOD3 bei systemischen Tumoren populärer macht14,15,16,...
Die Autoren berichten von keinem Interessenkonflikt.
Diese Arbeit wurde durch Zuschüsse der National Natural Science Foundation of China (Nr. 32171143, 31771280) und Zuschüsse der Natural Science Foundation des Bildungsministeriums der Provinz Jiangsu (Nr. 18KJD360003, 21KJD320004) unterstützt.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
cBioportal | Memorial Sloan Kettering Cancer Center | Correlation analysis of TMOD3 with targeted miRNAs (https://www.cbioportal.org) | |
CTD database | North Carolina State University | To analyze the relationships between chemistry, genes, phenotype, disease, and environment (https://ctdbase.org/) | |
Cytoscape | National Institute of General Medical Sciences of the National Institutes of Health | Network Data Integration, Analysis, and Visualization (www.cytoscape.org/) | |
DAVID | Frederick National Laboratory for Cancer Research | A comprehensive set of functional annotation tools for investigators to understand the biological meaning behind large lists of genes(https://david.ncifcrf.gov/) | |
GEO | NCBI | Gene expression analysis (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/geo/ ) | |
HPA | Knut & Alice Wallenberg foundation | The Human Protein Atlas (HPA) database helped analyze the distribution of TMOD3 in various immune cells (https://www.proteinatlas.org/) | |
KM-plotter | Department of Bioinformatics of the Semmelweis University | Prognostic Analysis (https://kmplot.com/analysis/) | |
LinkedOmics | Baylor College of Medicine | A platform for biologists and clinicians to access, analyze and compare cancer multi-omics data within and across tumor types (http://www.linkedomics.org/) | |
PubChem database | U.S. National Library of Medicine | To determine the definitive molecular structure of the drug | |
ROC Plotter | Department of Bioinformatics of the Semmelweis University | Validation of the interest gene as a predictive marker (http://www.rocplot.org/) | |
STRING | Swiss Institute of Bioinformatics | Coexpression networks analysis(https://string-db.org) | |
TargetScan | Whitehead Institute for Biomedical Research | Prediction of miRNA targets (www.targetscan.org/) | |
TIMER | Harvard University | Systematical analysis of immune infiltrates across diverse cancer types (https://cistrome.shinyapps.io/timer/) | |
TISIDB | The University of Hong Kong | A web portal for tumor and immune system interaction(http://cis.hku.hk/TISIDB/) | |
TNMplot | Department of Bioinformatics of the Semmelweis University | Gene expression analysis (https://www.tnmplot.com/ ) | |
UALCAN | The University of ALabama at Birmingham | Gene expression analysis (http://ualcan.path.uab.edu) |
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