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杨世汉,刘灿通,洪超群,黄泽元,王焕柱,魏来峰,林奕伟,郭海鹏,彭玉辉,徐奕伟, "抗p53, MMP-7和Hsp70的自身抗体作为非黑素瘤皮肤癌检测的潜在生物标志物",疾病标记, 卷。2021., 文章的ID5592693, 10 页面, 2021.. https://doi.org/10.1155/2021/5592693
抗p53, MMP-7和Hsp70的自身抗体作为非黑素瘤皮肤癌检测的潜在生物标志物
摘要
基底细胞癌(BCC)和鳞状细胞癌(SCC)是两种主要的非蛋白酶皮肤癌(NMSC)的主要组织学类型,缺乏有效的早期诊断标志物。在这项研究中,我们评估了自身抗体对P53,MMP-7和HSP70的诊断价值在皮肤SCC和BCC中。在汕头大学医学院癌症医院中招募,酶进行ELISA以检测来自101名NMSC患者和102名正常对照的血清中的自身抗体水平。接收器操作员特征曲线用于评估诊断值。对P53,MMP-7和HSP70的血清Auto抗体水平高于正常对照中的NMSC(所有 ).三抗体组的AUC为0.841 (95% CI: 0.788-0.894),在区分NMSCs与正常对照时,敏感性和特异性分别为60.40%和91.20%。此外,该面板的测量可以区分早期皮肤癌患者与正常对照组(AUC: 0.851;95%置信区间:0.793—-0.908)。Oncomine的数据显示,BCC中p53 mRNA水平升高( ),HSP70mRNA在鳞状细胞癌中表达上调( ).在协助NMSC的早期诊断血清这三自身抗体面板可能功能。
1.介绍
皮肤癌是最常见的癌症类型,分为黑色素瘤和非黑色素瘤皮肤癌(NMSC)。除默克尔细胞癌外,基底细胞癌(BCC)和鳞状细胞癌(SCC)是NMSC的另外两种主要组织学类型[1].皮肤基底细胞癌起源于滤泡间表皮或上漏斗的细胞,约占NMSCs的80% [2].与普通人群相比,有皮肤基底细胞癌病史的患者3年累积风险为44%,复发风险增加10倍[3.,4].作为第二常见的NMSC,早期皮肤鳞状细胞癌患者的5年疾病特异性生存率超过75%。然而,对于有淋巴结转移的患者,5年总生存率低于50%,发生远处转移时大多低于10% [5].皮肤癌的诊断主要基于病理;因此,有必要探索一些血清学指标来辅助诊断。
肿瘤相关抗原(tumor associated antigens, TAAs)不仅可在癌组织中过表达,还可分泌到外周血中,这可能是远处转移的基础[6].识别TAAs后,免疫系统可分泌特异性自身抗体[7].近十年来,大量研究关注血清抗TAAs自身抗体在不同癌症中的诊断价值,特别是在早期检测中的价值[8- - - - - -11].当涉及到皮肤癌时,大多数相关研究关注的是黑色素瘤,而不是NMSC [12- - - - - -14].血清Auto antibodies是否具有NMSC的潜在诊断值,需要解决。
在这项研究中,我们评估了针对皮肤鳞状细胞癌和基底细胞癌中三种公认的TAA的自身抗体组的诊断价值,包括p53、基质金属蛋白酶-7(MMP-7)和热休克蛋白70(Hsp7)。p53编码于肿瘤抑制基因TP53,被描述为诱发癌症自身抗体的第一个抗原[15].从那以后,有一个关于抗p53自身抗体的癌症,如肺癌增加的研究[16),食管(17],以及口腔癌[18]抗基质金属蛋白酶-7(MMP-7)的自身抗体是基质金属蛋白酶家族的成员,在许多癌症中也发现了,包括食管癌[17]及口腔鳞状细胞癌[19].最后的抗原Hsp70是高度免疫原性抗原,已经显示出在几种癌症中诱导自身抗体反应[20.].
2。材料和方法
2.1.实验对象
收集2014年11月至2020年1月汕头大学医学院肿瘤医院病理诊断为皮肤癌患者的血清样本。本研究不合格的皮肤癌标准如下:有任何其他病理类型包括黑色素瘤、皮肤纤维肉瘤或没有明确病理类型的肿瘤,既往有其他恶性肿瘤病史的患者。正常对照组由有肿瘤不存在证据的健康志愿者组成。经汕头大学医学院肿瘤医院机构伦理委员会批准,并获得每位参与者的书面同意。这项研究符合《赫尔辛基宣言》的规定。
还收集了这些参与者的临床病理数据,用于进一步研究,包括年龄,性别,组织学型,肿瘤部位和TNM阶段。根据皮肤癌症暂停的国际癌症控制联盟发布的第8版评估TNM阶段[21].在本研究中,I期和II期肿瘤被定义为早期皮肤癌,III期和IV期肿瘤被认为是晚期皮肤癌。在抗癌治疗前采集外周血,室温凝血30 min, 1250 g离心5 min。然后取出血清,在-80°C的生物库中保存,直到实验开始。
2.2.重组蛋白表达
将P53 (NM_001276760.1)、MMP-7 (NM_002423.3)和HSP70 (NM_005345.5)编码序列亚克隆到pDEST17表达载体(Invitrogen, Waltham, MA)中。这些重组蛋白的表达、纯化和分析如我们之前的研究所述[17].
2.3.酶联免疫吸附试验(ELISA)
如前所述,ELISA由Sh Yang和Ct Liu描述,他蒙蔽了所有患者信息[17].简单地说,将纯化的p53、MMP-7和Hsp70重组抗原用50 mM碳酸氢盐缓冲液稀释。血清样本和质控样本(随机采集50例癌症患者的混合血清样本)在阻断缓冲液中1:110稀释,37℃孵育1小时,对照兔多克隆抗体。洗涤三次后,加入辣根过氧化物酶标记的山羊抗兔IgG或抗人IgG (Santa Cruz Biotechnology, Santa Cruz, CA)作为二抗。孵育一小时后再洗一次,3,3 ,5、5 -四甲基联苯胺(TMB)和过氧化氢是为颜色形成加入。The absorbance of each well was read at 450 nm and referenced to 630 nm by a plate microplate reader (Thermo Fisher Scientific, Boston, USA) in five minutes. All serum sample detections were conducted in duplicate.
2.4.Oncomine数据库分析
我们获得了Oncomine中p53、MMP-7和Hsp70基因表达的rna测序数据,Oncomine包括15例皮肤BCC样本、11例皮肤SCC样本和4例正常样本[22].通过热图和箱形图比较两者的表达。
2.5。统计分析
所有分析均使用IBM SPSS Statistics 24(美国伊利诺伊州芝加哥SPSS公司)、GraphPad Prism 8.0(美国加利福尼亚州圣地亚哥GraphPad软件)和R软件包3.6.1进行。Mann–Whitney比较正常组与皮肤癌组、鳞状细胞癌组与基底细胞癌组的不同标志物水平。我们应用logistic回归分析构造一个预测概率( )被诊断为皮肤癌的一个标志就是这三种自身抗体采用受试者工作特征(ROC)分析评估诊断边界,包括ROC曲线下面积(AUC)的95%置信区间(CI)。当特异性设定在90%以上时,敏感度达到最大。对于肿瘤标志物的临床诊断实践,其敏感性达到95%。我们比较了在皮肤癌患者手术切除前后自身抗体组的阳性率与Fisher确切试验。应用pheatmap R包绘制不同患者mrna表达热图。在这项研究中, 在两个尾巴中被视为统计学意义。
结果
3.1.病人的特点
如图所示1在排除29例患者(其中12例为黑色素瘤,4例为皮肤纤维肉瘤,5例为诊断时或诊断前的其他肿瘤,8例为未经病理诊断的其他肿瘤)后,我们招募了101个NMSCs和102个正常对照组,其中67例为SCC(66.3%),34例为BCC(33.7%)在NMSC组中,I期和II期患者分别占33/101和36/101(表1)1).
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注:NMSC:非黑色素瘤皮肤癌。 |
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3.2.血清自身抗体水平
如图所示2(a),在皮肤癌组中,这三种自身抗体的水平统计上高于正常组(p53和Hsp70:两者都有) ;MMP-7: ).为了明确区分鳞状细胞癌和基底细胞癌的特异性,我们比较了鳞状细胞癌和基底细胞癌的这些自身抗体水平。但两者之间差异无统计学意义(图2(b)).
(一)
(b)
3.3.NMSC检测的三抗体组
抗p53、MMP-7和Hsp70的自身抗体均被确定为有效的预测因子由计算得出的值 .然后,这值应用于绘制ROC曲线。从ROC分析(图3.),特异度超过90%,抗p53自身抗体的AUC值为0.799 (95% CI: 0.739 ~ 0.859),敏感度为48.5%(表2)2)MMP-7和Hsp70自身抗体的AUC分别为0.621和0.719,敏感性分别为34.7%和31.7%。当将这三种生物标记物组合成一个面板时,我们得到该面板的AUC值提高到0.841(95%CI:0.788-0.894),在区分NMSC组与正常对照组时,其敏感性为60.4%,特异性为91.2%。此外,这三种自身抗体对诊断早期NMSC患者具有较高的AUC(0.851,95%CI:0.793-0.908)和中度敏感性(59.4%)。在不同的组织学类型中也观察到了很大的诊断价值。同时,当特异性设置为95.0%时,我们评估了该小组的诊断性能,我们发现该小组对诊断NMSC和早期NMSC的敏感性仍然很高(表1)2).这些结果表明四自身抗体小组的稳健性。综上所述,该小组可能是区分非msc患者与正常对照组的潜在生物标志物。
(一)
(b)
(c)
(d)
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注:数据后,“/”分别以95.0%的特异性获得。NMSC:非黑色素瘤皮肤癌;AUC:在接收器工作特性曲线下的面积;SEN:灵敏度;SPE:特异性;PPV:阳性预测值;NPV:负面预测值;PLR:阳性似然比;NLR:阴性似然比。 |
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3.4.手术治疗后三种自身抗体水平
我们选择7例术前三自身抗体阳性的NMSC患者,比较术后4周水平的变化。结果显示,5例患者术后面板呈阴性(5/7, ).如图所示4原发肿瘤切除后,相对于相应的术前样本,抗p53和MMP-7的自身抗体水平呈下降趋势。然而,对于Hsp70自身抗体,其水平似乎在手术后没有变化(图)4).在大样本集中,单抗体或NMSC专家组的监测治疗效果有待进一步探讨。
3.5。自身抗体与临床病理变量的相关性
接下来,我们评估了血清中抗p53、MMP-7和Hsp70的自身抗体水平与NMSCs的临床病理特征的关系(图)5).然而,血清自身抗体水平与检查的临床病理变量(包括年龄、性别、组织学类型、浸润深度、淋巴结状态、早期和晚期组)之间没有显著关联 ).
3.6。p53,mmp-7和hsp70的mRNA水平来自on unorcome
为了进一步评估P53,MMP-7和HSP70的mRNA水平,我们探讨了oncomsine的皮肤SCC和BCC的数据集,在热图中视觉显示组织中mRNA水平(图6(一)).如图所示6 (b)BCC中p53 mRNA水平显著高于正常皮肤( ),而在SCC中Hsp70 mRNA水平较高( ).然而,BCC或SCC与正常皮肤之间的MMP-7 mRNA水平没有显着差异。
(一)
(b)
4.讨论
在这项研究中,我们进行了为期自身抗体面板,以评估NMSC其诊断价值,包括皮肤SCC和BCC。作为结果表明,针对p53,MMP-7的自身抗体的血清水平,和Hsp70均NMSC患者比正常对照所有更高。ROC曲线示出的是三自身抗体面板的AUC明显高于单个自身抗体的更大,并且在早期阶段的肿瘤自身抗体面板的有意义的诊断效力也可以找到。通过探索Oncomine的RNA序列数据,我们发现,P53和Hsp70的mRNA分别上调BCC和SCC。
针对p53的自身抗体已在几种肿瘤中检测到过表达[16- - - - - -18].在我们的研究中,与正常对照组相比,NMSC中抗p53的自身抗体水平更高。然而,Moch等人发现了不一致的结果,即皮肤癌与正常对照组之间p53自身抗体水平没有差异[23].在我们的研究p53的自身抗体的AUC为0.799(95%CI:0.739-0.859)在NMSCs和0.819(95%CI:0.754-0.885)在早期NMSCs与前者相比的49.3%略有提高灵敏度(48.50%),表明抗p53在正常对照区分NMSCs的潜在价值。越来越多的证据突出血清自身抗体的p53作为早期检测癌症的广谱生物标志物,与所述的AUC范围从0.627至0.781 [8,24- - - - - -28].最近一项包括182例0/I期乳腺癌患者的研究显示p53自身抗体阳性率为10% [29].使用新电化学发光免疫测定的另一项研究表明,P53自身抗体有助于检测具有高特异性的食管和结肠直肠癌[30.].如我们所知,有一些关于MMP-7和Hsp70自身抗体在其他癌症中的诊断价值的研究,但在皮肤癌中没有。Jiang等发现MMP-7自身抗体诊断早期口腔癌的敏感性为48.6%,AUC为0.761 [19].在上消化道肿瘤中,MMP-7自身抗体的AUC从0.597到0.870不等[23,31].Zhong等发现非小细胞肺癌患者血清Hsp70自身抗体水平提高,诊断AUC为0.731,敏感性为0.74,特异性为0.73 [32].据报道,在食管胃交界癌中抗Hsp70自身抗体的AUCs为0.652 [24]鼻咽癌为0.765 [27].在我们的研究中也发现了类似的诊断价值。因此,尽管我们的研究显示了任何一种自身抗体的诊断价值,但这些自身抗体并不局限于NMSCs。
一个单一的自身抗体可能缺乏足够的敏感性和特异性诊断,而一组自身抗体可能压倒这个问题[33,34].鉴定新的血清生物标志物用于癌症诊断是提高临床疗效的重要手段,特别是对于早期恶性肿瘤[35].以前关于其他肿瘤的报道突出了自身抗体面板的潜在价值[17,24].举个例子,在我们之前的研究中,六个小组的自身抗体的AUC taa (p53、NYESO-1 PRDX6, MMP-7, Hsp70,和BMI-1)可能会提高到0.786的敏感性为50.0%,特异性为90.5%的诊断早期esophagogastric结腺癌与个人(相比24].有发表关于NMSCs自身抗体面板的早期诊断价值研究较少。在这里,我们的研究可能是第一个探索抗p53自身抗体的面板的诊断价值,MMP-7和Hsp70在皮肤鳞状细胞癌和基底细胞癌。在早期SCC和本研究的BCC,将AUC和面板的灵敏度显示与正常对照(AUC:0.851(95%CI:0.793-0.908);灵敏度:59.40%)大歧视,这表明该面板可能在未来的临床实践NMSCs的潜在早期检测标志。
自身抗体是免疫系统在识别抗原后分泌的,抗原可能是由异常转录或基因修饰产生的,如组蛋白乙酰化[36].在几种癌症中观察到自身抗体和mrna的同步增加,例如宫颈癌中的BMI-1 [37]和FKBP52在乳腺癌中的作用[38]Moch等人发现皮肤基底细胞癌和鳞状细胞癌中存在p53基因突变,但检测到血清p53自身抗体水平较低[23].与这些出版物不同,在我们的研究中,我们发现皮肤基底细胞癌和鳞状细胞癌中p53自身抗体水平都很高( ),来自Oncomine的数据显示,基底细胞癌的p53 mRNA水平显著高于正常皮肤( ).可以怀疑,不一致可能是由于不同种类的不同,并且P53自身抗体的产生可能与皮肤BCC中的基因突变有关。至于HSP70,来自oncomine的数据显示皮肤SCC中上调的HSP70 mRNA水平( ).Wood等人观察到Hsp70自身抗原在皮肤鳞状细胞癌中过表达[39],我们的研究还发现皮肤SCC的Hsp70自身抗体水平高于正常受试者( ),提示Hsp70在皮肤鳞状细胞癌的发生中起重要作用。最近有两项研究表明,Hsp70和Hsp90有利于细胞环境中p53构象和活性的反向调控。通过分子伴侣机制的循环,p53不断被重构,其活跃状态与细胞的应激状态相关,使p53能够对细胞环境的变化做出快速反应,防止在极端环境下的不可逆降解[40,41].通过与正常皮肤比较,BCC中p53 mRNA和SCC中Hsp70 mRNA的上调,我们推测Hsp70和Hsp90驱动p53的不同状态可能提示NMSC的不同组织学类型。因此,p53和Hsp70在NMSC,特别是皮肤SCC和BCC中的表达水平及其自身抗体的诱导之间的关系需要在未来的研究中进一步验证。
Mitsui等人。已经观察到IL-24驱动的皮肤侵袭性SCC中MMP-7 mRNA的上调可能增强皮肤SCC细胞的增殖,迁移和侵袭[42].然而,在本研究中,Oncomine的公开数据显示,MMP-7 mRNA的表达在皮肤癌和正常皮肤之间没有显著差异。这种不一致性可能是由于所获得数据的样本量太小造成的。因此,MMP-7自身抗体的产生机制是否与其基因的高表达有关还有待进一步探讨。
有报道说,我们无法控制的几个重要的缺点。首先,因为样本较小,从Oncomine,倒不如来收集相关的皮肤癌组织和我们的参与者,进一步正常组织评估P53,MMP-7和Hsp70 mRNA的表达。但是,我们没能完成这对于一些参加试验的患者做治疗决策时拒绝手术的原因。其次,我们的研究是一个单中心,小样本的其中一个需要在未来的研究中进一步验证。第三,如暴露于紫外线B辐射被广泛认为是皮肤癌的一个危险因素[43],最好比较过度暴露在阳光下与我们自身抗体面板的关系。如果在未来完成这项工作,将进一步补充皮肤肿瘤发生机制和紫外线B照射。最后,由于缺乏随访数据,我们无法评估这些自身抗体对皮肤鳞状细胞癌和基底细胞癌预后的预测价值。实际上,肿瘤相关自身抗体是否可以作为预后指标仍有争议,需要进一步澄清。针对p53的自身抗体在其预后价值方面的研究最为广泛。大多数研究表明,抗p53的自身抗体可能与肿瘤预后有关,如卵巢癌和食道癌[44,45]相反,一些研究表明p53自身抗体对总体生存预测的预后价值是有限的[46]对于MMP-7和Hsp70自身抗体,关于肿瘤预后的研究相对较少。只有一项研究表明MMP-7自身抗体可能是口腔鳞状细胞癌的一种新的预后生物标志物[19].一些研究发现,积极为Hsp70的自身抗体往往有癌症患者预后更差[47].基于上述证据,我们认为这种自身抗体可能与NMSC的预后相关,需要在将来的工作中核实。
5.结论
综上所述,我们采用ELISA检测皮肤鳞状细胞癌和基底细胞癌患者血清中三种自身抗体水平,并与正常对照组进行比较。观察到的高水平,以及高诊断价值,特别是在早期皮肤癌。Oncomine的RNA-seq公开数据显示,BCC中p53 mRNA显著上调,SCC中Hsp70 mRNA显著上调。综上所述,我们目前的发现可能有利于未来针对该血清组进行NMSC筛选的研究。
数据可用性
支持本研究结果的数据可根据要求从相应作者处获得。
的利益冲突
作者声明本文的发表不存在利益冲突。
作者的贡献
石汉杨和Can-Tong Liu在这项工作中同样贡献。
致谢
这项工作得到了汕头市科技规划医学项目的资助(授予181203204010504),2020年李嘉盛基金会交叉学科研究资助(授予2020LKSFG01B),以及广东省的科技专项基金中国(授予号码190829105556145和180918114960704)。
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