基本信息
- 项目名称：
- IGFBP-3促进肿瘤细胞凋亡及分子机制研究
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 生命科学
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 首先，我们构建了真核重组表达载体pCI-IGFBP3，通过脂质体法转染乳腺癌MCF-7细胞，人肾癌786-O细胞， 然后以流式细胞仪检测细胞凋亡率。透射电子显微镜观察凋亡细胞亚显微结构。同时对转染后细胞的细胞周期进行分析,显示分泌表达的IGFBP-3阻滞了细胞G1期，降低了S期。我们又利用qPCR定量检测与周期相关的基因mRNA的表达情况，进一步阐明IGFBP-3与周期阻滞的关系。
- 详细介绍：
- 胰岛素样生长因子结合蛋白 (IGFBPs) 系能与IGF-I特异性结合的一个蛋白家族。迄今为止，已发现6种IGFBPs (IGFBP1-6)，其中IGFBP-3在血清中含量最为丰富。IGFBP-3可通过IGF-I依赖及非IGF-I依赖方式抑制多种肿瘤细胞增殖，诱导凋亡，其IGF-I非依赖机制尚不明确。为了深入探讨IGFBP-3影响肿瘤细胞凋亡的分子机制，我们从影响细胞凋亡及细胞周期两方面开展了相关研究。 首先，我们构建了真核重组表达载体pCI-IGFBP3，通过脂质体法转染乳腺癌MCF-7细胞，人肾癌786-O细胞， 然后用Annexin V-FITC/PI染色，并以流式细胞仪检测细胞凋亡率，观察IGFBP-3对宿主细胞的凋亡作用。结果表明分泌表达的IGFBP-3可直接作用于宿主细胞，发挥促凋亡作用。透射电子显微镜观察凋亡细胞亚显微结构，发现细胞核皱缩，凋亡小体明显等特异的凋亡表型特征。同时对转染后细胞的细胞周期进行分析,显示分泌表达的IGFBP-3阻滞了细胞G1期，降低了S期。可见IGFBP-3对癌细胞的抑制作用是通过阻滞癌细胞G1期并诱导癌细胞发生凋亡而实现的。 我们又利用qPCR定量检测与周期相关的cyclin D1、cyclin E1、CDK2、CDK4基因mRNA的表达情况，进一步阐明IGFBP-3与周期阻滞的关系。结果细胞中cyclin D1，CDK4的表达量明显上调，cyclin E1的表达量明显下调，CDK2的表达量变化不明显，提示IGFBP-3对细胞周期的抑制作用可能是通过影响cyclin D1、cyclin E1及CDK4的表达实现的。总之，我们的工作为阐明IGFBP-3促凋亡的非IGF依赖的分子机制提供了新线索。
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作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 首先，我们构建了真核重组表达载体pCI-IGFBP3，通过脂质体法转染乳腺癌MCF-7细胞，人肾癌786-O细胞， 然后以流式细胞仪检测细胞凋亡率。透射电子显微镜观察凋亡细胞亚显微结构。同时对转染后细胞的细胞周期进行分析,显示分泌表达的IGFBP-3阻滞了细胞G1期，降低了S期。我们又利用qPCR定量检测与周期相关的基因mRNA的表达情况，进一步阐明IGFBP-3与周期阻滞的关系。
科学性、先进性及独特之处
- 我们的工作为进一步开发以 IGFBP-3 为基础的裸质粒型抗肿瘤基因治疗药物及研究 IGFBP-3 在抑制肿瘤发生发展中的作用机制奠定基础。同时，我们的工作也为阐明IGFBP-3促凋亡的非IGF依赖的分子机制提供了新线索。
应用价值和现实意义
- 我们的工作为进一步开发以 IGFBP-3 为基础的裸质粒型抗肿瘤基因治疗药物及研究 IGFBP-3 在抑制肿瘤发生发展中的作用机制奠定基础。同时，我们的工作也为阐明IGFBP-3促凋亡的非IGF依赖的分子机制提供了新线索。
学术论文摘要
- 胰岛素样生长因子结合蛋白 (IGFBPs) 系能与IGF-I特异性结合的一个蛋白家族，其中IGFBP-3在血清中含量最为丰富。IGFBP3抑制多种肿瘤细胞增殖，诱导凋亡IGF-I的非依赖机制尚不明确。 首先，我们构建了真核重组表达载体pCI-IGFBP3，通过转染乳腺癌MCF-7细胞，人肾癌786-O细胞， 然后用以流式细胞仪检测细胞凋亡率，观察IGFBP-3对宿主细胞的凋亡作用。结果表明IGFBP-3可发挥促凋亡作用。透射电子显微镜观察凋亡细胞亚显微结构，发现细胞核皱缩，凋亡小体等特异的凋亡表型特征。同时对转染后细胞的细胞周期进行分析,显示分泌表达的IGFBP-3阻滞了细胞G1期，降低了S期。 我们又利用qPCR定量检测与周期相关的基因mRNA的表达。结果细胞中cyclin D1，CDK4的表达量明显上调，cyclin E1的表达量明显下调，CDK2的表达量变化不明显，提示IGFBP-3对细胞周期的抑制作用可能是通过影响cyclin D1、cyclin E1及CDK4的表达实现的。总之，我们的工作为阐明IGFBP-3促凋亡的非IGF依赖的分子机制提供了新线索。
获奖情况
- 无
鉴定结果
- 无
参考文献
- [1] Grimberg A，Cohen P. Role of insulin-like growth factors and their binding proteins in growth control and carcinogenesis [J]. Journal of Cellular Physiology，2000；183（1）：1~9 [2] 童坦君.营养不良影响幼儿生长的分子生物学基础：胰岛素样在生长因子基因表达 [J].生理科学进展，1995，26：144 [3] 刘宝英，王会信.胰岛素生长因子研究进展 [J].国外医学分子生物学分册.1996，18：103~106 [4] 李玉凤，王雪，戴皓洁，等.2型糖尿病肾病患者血清IGF-Ⅰ、IGFBP-3的研究 [J]. 北京医学，2005，27，6：360~361 [5] 王虹，万毅新.IGF-1及IGFBP-3在肿瘤中的研究进展 [J].《国外医学内科学分册》，2004，08 [6] Baxter RC. Signalling pathways involved in antiproliferative effects of IGFBP-3 [J]. Journal of Clinical Pathology：molecular pathology，2001，54：145~148
同类课题研究水平概述
- 目前癌症是世界上最难征服的疾病之一，IGFBP-3 作为一个抑制生长、诱导凋亡的抗癌分子，能有效抑制多种肿瘤细胞生长，成为目前颇有前景的抑癌新药，已经越来越引起人们的关注。 IGFBP-3 作为血液中主要的 IGF-I 结合蛋白，除了承担 IGF-I 运转蛋白功能，对 IGF-I 的活性起主要的调控作用外，即以 IGF-I 非依赖的方式对多种细胞起到抑制增殖，促进凋亡作用。 国外对 IGFBP-3 的研究较为深入，IGFBP-3 对癌症的临床前试验取得良好效果，目前已进入Ⅰ期临床。但目前尚未有将其应用于基因治疗方面的报道。在94届美国癌症研究协会（AACR）年会上，Insmed公司公布了其研究 rhIGFBP-3 对肺癌、乳腺癌和结肠癌等三种肿瘤的抑制效果。该研究发现 rhIGFBP-3 作为单剂量治疗可以使肺癌的肿瘤生长被抑制70％；在乳腺癌小鼠模型中，rhIGFBP-3 能增强紫杉醇的作用（从33％提高到61％）；在大肠癌小鼠模型中，rhIGFBP-3 能使肿瘤生长减慢25％。实验中未发现 rhIGFBP-3 的严重副作用。在肾癌细胞中，IGFBP-3 可以作为负调控因子对细胞的生长起抑制作用。Cheung 等人发现 SN12K1 细胞 (来源于转移的肾细胞癌) 可表达内源性的 IGFBP-3，且自分泌的 IGFBP-3 能抑制细胞生长。 但是目前，国内对 IGFBP-3 的研究多是将其作为临床疾病的诊断指标，对其功能研究较少。本研究所构建的 pCI-IGFBP3 重组真核表达载体在细胞水平的成功分泌表达及其明显的凋亡诱导效果在国内外尚无此方面的报道，本工作为进一步开发裸质粒型抗肿瘤基因治疗药物及探讨IGFBP-3 促进细胞凋亡的分子机制奠定了基础。 本研究首次对IGFBP-3诱导786-O ，MCF-7细胞的细胞周期阻滞展开了研究，结果显示IGFBP-3通过阻滞细胞G1期发挥促凋亡作用，荧光定量 PCR检测与周期相关基因的变化，提示IGFBP-3对细胞周期的阻滞作用主要是通过影响cyclin D1、cyclin E1、CDK4的表达实现的。总之，本研究为深入探讨IGFBP-3促肿瘤细胞凋亡的分子机制提供了新思路。
