Establishment of Dual Fluorescent Labeled Human High Bone Metastasis Lung Adenocarcinoma Cell Line and Transcriptomic Characterization Analysis

TL;DR

Researchers created a new lung cancer cell line that strongly metastasizes to bone and glows for tracking, helping study how lung cancer spreads to bones.

Contribution

A dual fluorescently labeled, high bone-metastatic lung adenocarcinoma cell line was established and characterized transcriptomically.

Findings

The A549-GFP-LUC-BM3 cell line shows significantly higher bone metastasis rates and enhanced migration and invasion abilities.

Transcriptomic analysis identified 2954 differentially expressed genes linked to extracellular matrix, cell adhesion, and metabolic pathways.

Key enriched pathways include CYP metabolism, NF-κB signaling, and retinol metabolism, suggesting mechanisms for bone metastasis.

Abstract

骨是肺腺癌常见的转移部位，但肺腺癌骨转移的机制尚不明确。目前肺腺癌骨转移机制研究缺乏易于示踪且稳定高骨转移的肺腺癌细胞模型，因此，本研究旨在建立绿色荧光蛋白（green fluorescent protein, GFP）和萤火虫荧光素酶（firefly luciferase, LUC）双标记的人高骨转移肺腺癌细胞株，为肺腺癌骨转移的研究提供新的实验工具。

人肺腺癌细胞系A549-GFP-LUC经左心室注射至裸鼠体内构建骨转移模型，经连续3次体内驯化，获取人高骨转移肺腺癌细胞株A549-GFP-LUC-BM3；CCK-8（cell counting kit-8）、克隆形成实验比较A549-GFP-LUC-BM3细胞株和亲本细胞的体外增殖能力，划痕实验、Transwell实验以及Western blot比较迁移和侵袭能力；并进一步将A549-GFP-LUC-BM3细胞和亲本细胞行测序转录组学分析。

成功建立人高骨转移肺腺癌细胞A549-GFP-LUC-BM3，相较于亲本细胞，该细胞骨转移发生率显著提高，且体外增殖、迁移和侵袭能力显著增强。转录组学测序结果显示，相较于亲本细胞，A549-GFP-LUC-BM3细胞中共筛选到差异基因2954个，其中1021个基因上调，1933个基因下调；基因本体（Gene Ontology, GO）功能富集显示差异基因主要定位于细胞外周、质膜以及细胞外基质等细胞组分，分子功能主要富集在信号受体结合、钙离子结合和细胞外基质结构成分等，生物过程富集在细胞黏附和生物黏附等；京都基因与基因组百科全书（Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes, KEGG）富集分析显示差异基因在细胞色素P450（cytochrome P450, CYP）对外源性物质的代谢、视黄醇代谢、细胞黏附分子、CYP对药物代谢、类固醇激素的生物合成以及核因子κB（nuclear factor kappa B, NF-κB）信号通路上显著富集。

成功建立GFP和LUC双标记的人高骨转移肺腺癌细胞株，该细胞株在生物学行为水平和转录组测序水平均提示具有高骨转移潜能。

Statistical table of the incidence of bone metastases

Figures