文獻標題：Gene signature predicting recurrence in oral squamous cell carcinoma is characterized by increased oxidative phosphorylation

DOI:10.1002/1878-0261.13328

研究背景：

口腔鱗狀細胞癌（OSCC）是最常見的口腔癌類型，占所有口腔癌的90%以上。在2020年，全球估計有430,000例新的OSCC診斷和約200,000例相關(guān)死亡。盡管手術(shù)和輔助放療化療有所改進，OSCC的預后仍然較差，中位生存時間為37.6個月，5年生存率為64.4%。OSCC的不良預后包括局部侵襲、轉(zhuǎn)移和復發(fā)。目前對OSCC復發(fā)機制的理解不足，缺乏有效的預后預測因子。腫瘤復發(fā)是癌癥治療失敗的主要原因，因此理解腫瘤復發(fā)的機制對于提高治療效果至關(guān)重要。系統(tǒng)方法，包括基因組學，是開發(fā)更有效的癌癥預后和預測因子的關(guān)鍵。氧化磷酸化（OXPHOS）是一種代謝途徑，它在癌細胞的能量代謝中起作用。早期研究表明，與正常細胞相比，癌細胞的糖酵解增加。然而，近期的研究表明，在某些癌癥中，包括乳腺癌、肺癌和急性髓系白血病（AML），OXPHOS增加，且OXPHOS是癌癥干細胞（CSCs）的首選能量產(chǎn)生過程。針對OXPHOS的治療可能抑制癌癥的惡性行為，因此，本研究旨在開發(fā)和驗證一個新穎且強大的基因簽名，以預測OSCC的預后，并揭示導致治療失敗的惡性和進展機制，以識別OSCC的治療策略。

研究內(nèi)容：

本研究的核心內(nèi)容是開發(fā)和驗證用于預測口腔鱗狀細胞癌（OSCC）患者預后的基因簽名，并探索與OSCC復發(fā)相關(guān)的生物學機制。研究團隊通過Cox回歸分析識別出一個與OSCC復發(fā)相關(guān)的基因簽名（ORGS），并通過功能富集分析揭示了ORGS背后的生物學途徑和過程。特別地，研究發(fā)現(xiàn)氧化磷酸化（OXPHOS）信號通路與ORGS相關(guān)，并且與OSCC患者的總體生存率差有強烈的關(guān)聯(lián)。此外，研究還發(fā)現(xiàn)中介體復合物亞單位30（MED30）是OXPHOS的上游調(diào)控因子，其敲低可以減少組蛋白乙酰化，影響OXPHOS基因的表達，進而影響OSCC的預后。

研究方法：

1. 數(shù)據(jù)收集：研究者從TCGA數(shù)據(jù)庫下載了OSCC患者的基因表達數(shù)據(jù)和臨床信息，包括20530個基因表達數(shù)據(jù)和520個HNSCC患者的臨床信息。

2. 基因簽名開發(fā)：使用Cox比例風險模型，研究者確定了210個基因作為OSCC復發(fā)相關(guān)的基因簽名（ORGS），其中包括123個高風險基因和87個低風險基因。

3. 功能富集分析：通過基因本體（GO）和京都基因與基因組百科全書（KEGG）通路富集分析，研究者分析了ORGS相關(guān)的功能和途徑。 

4. 獨立隊列驗證：研究者在兩個獨立的數(shù)據(jù)集（FHCRC和KHU）中驗證了基因表達簽名，使用支持向量機（SVM）算法來分類患者。

5. 上游調(diào)控因子分析：使用INGENUITY PATHWAY ANALYSIS（IPA）軟件，研究者進行了上游調(diào)控因子分析，以識別OXPHOS基因的上游調(diào)控因子。

6. 細胞培養(yǎng)和轉(zhuǎn)染：研究者對人類OSCC細胞系HSC3和HSC4進行培養(yǎng)，并進行了siRNA轉(zhuǎn)染以沉默MED30基因。

7. 分子生物學實驗：包括實時定量PCR（qRT-PCR）、西方印跡分析（Western blotting）、線粒體膜電位（MMP）檢測、活性氧（ROS）生成檢測和凋亡分析等實驗，以探究MED30對OXPHOS基因表達和OSCC細胞功能的影響。

結(jié)果討論：

ORGS成功將OSCC患者分為低風險和高風險兩組，兩組的總體生存率有顯著差異，通路分析顯示OXPHOS與ORGS在OSCC中相關(guān)，且高OXPHOS狀態(tài)與OSCC患者預后差強相關(guān)。MED30作為OXPHOS的預測上游調(diào)控因子，其敲低可以減少組蛋白乙酰化；ORGS與OXPHOS調(diào)節(jié)過程強烈相關(guān)，表明OXPHOS是導致OSCC預后不良的關(guān)鍵機制。研究還發(fā)現(xiàn)MED30敲低會增加ROS生成并誘導凋亡，暗示MED30敲低可能通過ROS生成誘導凋亡。綜上所述，這項研究不僅開發(fā)了一個新的基因簽名ORGS來預測OSCC的復發(fā)，還揭示了OXPHOS和MED30在OSCC中的重要作用，為OSCC的治療提供了新的靶點。

MITO-ID Membrane potential detection kit（貨號：ENZ-51018）：Enzo的MITO-ID?膜電位檢測試劑盒使用簡單的混合讀取，無清洗協(xié)議監(jiān)測能量狀態(tài)。它包括一個雙發(fā)射陽離子染料來測量活細胞中的線粒體膜電位（MMP）。

值得注意的產(chǎn)品亮點包括：

?靈敏度比JC-1 （Invitrogen）高10倍，水溶性好；

?活細胞的真正混合-讀取均質(zhì)試驗；

?優(yōu)化了熒光顯微鏡，流式細胞術(shù)，微孔板閱讀器，和高應用程序吞吐量；

在文獻中，MITO-ID? Membrane Potential Detection Kit?的主要應用是檢測活細胞中的線粒體膜電位（Mitochondrial Membrane Potential, MMP）。以下是其具體應用的詳細描述：

1．線粒體膜電位的測定：MITO-ID? Membrane Potential Detection Kit包含一種雙發(fā)射陽離子染料，用于測定活細胞中的線粒體膜電位（MMP）。在有能量或活躍的細胞中，MITO-ID? 膜電位試劑因其相對負電荷而在線粒體中迅速聚集成發(fā)橙色熒光的聚合體，而在細胞質(zhì)中則以發(fā)綠色熒光的單體存在。

2．細胞健康和凋亡的評估：線粒體膜電位的喪失通常與細胞凋亡的早期階段有關(guān)。因此，MITO-ID?試劑盒可以作為評估細胞健康程度、線粒體膜通透性和細胞凋亡的一個重要工具。

3．藥物誘導毒性和細胞凋亡研究：評估線粒體功能狀態(tài)的基于細胞的檢測方法正在成為闡明線粒體活動在藥物誘導毒性、細胞凋亡級聯(lián)以及其他細胞和生化過程中的作用的有用工具。

4．熒光顯微鏡和流式細胞術(shù)的應用：MITO-ID? Membrane Potential Detection Kit優(yōu)化了用于熒光顯微鏡和流式細胞術(shù)的線粒體膜電位（MMP）和細胞活性的測量。在熒光顯微鏡下，MITO-ID?膜電位染料是雙發(fā)射探針，在細胞質(zhì)中發(fā)出綠色熒光，在線粒體中發(fā)出橙色熒光。當添加像CCCP這樣的擾動藥物時，染料主要以綠色熒光單體存在于細胞質(zhì)中，在線粒體中不再表現(xiàn)出橙色熒光。

5．高通量應用：該試劑盒適合于高通量應用，包括化學/環(huán)境毒性篩選，無需洗滌步驟，是一個真正的混合即讀均質(zhì)測定法，適用于活細胞。

綜上所述，MITO-ID? Membrane Potential Detection Kit?在文獻中主要應用于測定活細胞中的線粒體膜電位，評估細胞健康和凋亡，以及在藥物毒性和細胞凋亡研究中的應用