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胃癌（GC）是一种高度转移性疾病，存活率低，预后不良，而决定GC患者预后的关键因素是转移。因此，我们迫切需要鉴定胃癌转移因子并阐明其潜在的分子机制。
近期，湖北医科大学董晓霞博士研究团队对胃癌细胞表面糖谱变化及其潜在机制进行深入研究，团队成员利用凝集素芯片对三种人胃癌细胞系（SGC-7901，BGC-823和MGC-803）的糖谱进行比较，结果证明α2,3-唾液酸的表达增加可能是GC转移和预后不良的重要指标。该研究结果在《International Journal of Oncology》杂志在线发表。
一、胃癌细胞转移能力比较
研究人员通过进行划痕实验和Transwell测定GC细胞的转移能力。如图1所示，在三种癌细胞中，MGC-803细胞的侵袭和迁移能力最高，SGC-7901细胞的侵袭和迁移能力最低。
图1.GC细胞的侵袭和迁移能力鉴定
（A）GC细胞侵袭能力评估；（B）GC细胞迁移能力评估。
二、凝集素芯片检测GC细胞特异性结合
研究人员使用凝集素芯片对GC细胞表面糖谱进行鉴定，将活细胞进行标记后与芯片进行孵育，芯片扫描生成结合荧光图（图2B）。根据荧光强度生成热图并聚类分析（图2C），发现有8种凝集素与MGC-803细胞强烈结合，2种凝集素与SGC-7901细胞强烈结合（图2D）。其中，转移特异性凝集素 MAL-I在MGC-803细胞中高表达，在SGC-7901细胞中低表达，显示出最大的荧光差异。有研究表明，MAL-I对α2,3-唾液酸具有高度特异性，这意味着α2,3-唾液酸的过表达可能在GC转移中起重要作用。
图2. 凝集素芯片筛选细胞表面糖谱
（A）芯片中凝集素分布图；（B）三种GC细胞系的凝集素芯片结合图；（C）GC细胞凝集素结合谱的聚热图。
三、 在GC细胞中α-2，3-唾液酸转移酶的差异表达
α2,3-唾液酸转移酶介导唾液酸与α2,3-键向末端Gal残基的转移。研究人员通过实时RT-PCR检测GC细胞系中α2,3-唾液酸转移酶的mRNA表达。与SGC-7901细胞相比，MGC-803细胞中ST3Gal-IV mRNA水平显著增加（P <0.05），而其他的mRNA水平未增加（图3A），此外，ST3Gal-IV的蛋白表达水平在MGC-803细胞中也显著增强（图3B）。这些结果表明α2,3-唾液酸的过表达可能是由于GC细胞中ST3Gal-IV的上调所致。
图3. GC细胞系中α2,3-唾液酸转移酶的表达
（A）α2,3-唾液酸转移酶的mRNA水平测定；（B）ST3Gal-IV的蛋白表达水平检测。
四、ST3Gal-IV通过调节α2-3Sia的形成介导GC细胞的迁移和侵袭
研究人员用ST3Gal-IV过表达质粒瞬时转染SGC-7901细胞，发现ST3Gal-IV的mRNA和蛋白水平显著增加，而ST3Gal-IV siRNA瞬时转染的MGC-803细胞中ST3Gal-IV表达显著降低（图4A和B）。
对细胞的侵袭和迁移能力进行分析，结果显示ST3Gal-IV的异常表达显著增强了SGC-7901细胞的迁移和侵袭（P <0.05），而ST3Gal-IVs的敲降显著抑制了MGC-803细胞的迁移和侵袭（P <0.05）（图4C和D）。
为了确认ST3Gal-IV是否直接参与α2,3-唾液酸的形成，研究人员进行了流式细胞术和凝集素印迹分析（图4E和F），观察到在SGC-7901细胞中ST3Gal-IV的过表达增加了α2,3-唾液酸的含量，在MGC-803细胞中ST3Gal-IV的敲降降低了α2,3-唾液酸的含量。结果证明ST3Gal-IV通过调节α2,3-唾液酸链的糖基化谱显著促进了GC细胞的侵袭和转移。
图4. ST3Gal-IV通过调节α2,3-唾液酸介导GC细胞的迁移和侵袭
（A）ST3Gal-IV的mRNA水平测定；（B）ST3Gal-IV的蛋白表达水平测定（* P <0.05和** P> 0.05）；（C）GC细胞侵袭能力评估（* P <0.05和** P> 0.05）；（D）GC细胞迁移能力；（E）流式细胞术分析；（F）凝集素印迹分析。
五、α2-3Sia的过表达与不良临床特征和GC患者存活率相关
研究人员通过免疫组化研究了80个石蜡包埋的GC组织中α2,3-唾液酸的表达。如图5A所示，α2,3-唾液酸主要位于肿瘤细胞的膜和细胞质中，36名患者具有低α2,3-唾液酸表达，而另外44名患者基于IRS评分具有高α2,3-唾液酸表达。研究表明高α2,3-唾液酸表达与淋巴结转移（P<0.001），TNM分期（P<0.001）和肿瘤浸润深度（P=0.003）呈正相关。此外，对α2,3-唾液酸的表达与GC患者存活时间进行分析，发现高α2,3-唾液酸表达组的总存活时间明显短于低α2,3-唾液酸表达组（P <0.05）（图5B）。
图5.α2,3-唾液酸在GC组织中的表达及患者的生存曲线
（A）通过免疫组化表征人GC组织中α2,3-唾液酸的表达；（B）80个GC患者的总生存曲线，根据α2,3-唾液酸表达分组（P <0.05）。
小结：
研究表明ST3Gal-IV通过调节α2,3-唾液酸介导GC细胞的迁移和侵袭，α2,3-唾液酸的过表达与GC患者的不良临床特征和存活率相关，即α2,3-唾液酸表达增加可能是GC转移和不良预后的重要指标。
参考文献：
Shen L, et al., Enhanced expression of α2,3-linked sialic acids promotes gastric cancer cell metastasis and correlates with poor prognosis [J]. International Journal of Oncology, 2017, 50(4):1201.
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