Ctse-KO 基因敲除小鼠

Cathepsin E（CTSE）是一种天冬氨酸蛋白酶，在细胞内水解，存在于免疫系统和胃肠道的细胞中、淋巴组织、红细胞和癌细胞中。CTSE的精确功能尚未完全理解，但多种研究表明它具有多种细胞类型特异性作用。CTSE表达已被证明是胰腺导管腺癌（PDAC）的潜在早期生物标志物。PDAC患者的生存率低，主要是因为缺乏早期检测方法。CTSE特异性活性探针已被开发并测试，以协助肿瘤成像和研究CTSE表达在PDAC肿瘤中的作用。此外，一种CTSE蛋白酶特异性光动力疗法前药已被开发，以探索其在治疗表达CTSE的肿瘤中的潜在用途。由于CTSE在胰腺疾病中表达，这些疾病是PDAC的危险因素，如胰腺囊肿和慢性胰腺炎，了解CTSE在这些疾病类型中的作用可能有助于早期PDAC检测并了解PDAC进展的生物学。总的来说，CTSE的表达和活性在检测PDAC和其他胰腺疾病方面具有潜力。需要进一步的研究来完全了解其功能和潜在的转化适用性[1]。

CTSE是一种天冬氨酸蛋白酶，已被证明与抗原处理和先天免疫有关。CTSE表达水平升高也与几种癌症有关，包括具有高度侵袭性的癌。在本研究中，我们进行了DNA微阵列实验，以及定量逆转录聚合酶链反应分析和酶活性测定，以确定人CTSE是构成性雄甾烷受体（CAR）的新的调控基因，CAR是一种由肝脏肿瘤促进剂苯巴比妥激活的核受体。特别是，人CTSE基因5'-侧翼区域内的两个基序被确定为CAR/RXRα异源二聚体直接作用的位点，在-766位置有一个直接重复-3位点，在-1407位置有一个直接重复-4位点。因此，这些研究证明了CAR介导的CTSE在来自几个个体捐赠者的原代肝细胞培养中的调控，并表明CTSE活性升高可能在肝细胞发生的病因学中发挥功能性作用[2]。

肝细胞癌（LIHC）是全球第二致命的癌症，由于其广泛的发病率和不良预后，构成了一个主要的健康挑战。LIHC发生和进展的机制尚不清楚。蛋白酶与其他癌症的肿瘤发生有关，但其在LIHC中的作用尚未得到充分探索。本研究采用综合分析方法，包括孟德尔随机化（MR）、全RNA测序（bulk-seq）、单细胞RNA测序（scRNA-seq）、免疫组织化学（IHC）分析和使用siRNA技术的细胞实验，以研究CTSE在LIHC中的作用。MR分析确定了CTSE是增加LIHC风险的因素。使用TCGA数据的预后分析表明，CTSE水平升高与较差的生存率相关，确定了CTSE是一个独立的预后风险因素。综合转录组分析揭示了CTSE与细胞外基质密切相关。来自TISCH2的scRNA-seq表明，CTSE主要在恶性的LIHC细胞中表达。IHC证实了与周围组织相比，LIHC组织中CTSE表达更高。功能测定，如qRT-PCR、Western blot、细胞增殖和集落形成实验表明，siRNA介导的CTSE敲低在HepG2和Huh7细胞系中显著抑制细胞增殖并改变了FAK/Paxillin/Akt信号级联。这项研究加深了我们对LIHC发展的理解，强调CTSE作为一个有希望的预后标记物和潜在的治疗靶点。抑制CTSE可能减缓LIHC的进展，为治疗方法提供新的机会[3]。

术前同期放化疗（CCRT）的引入增加了肛门保存率，并允许临床分期T3/T4或淋巴结阳性直肠癌患者的肿瘤降期。然而，除了手术切除外，没有精确的预测工具来验证残留肿瘤的存在。胃肠道（GI）不仅消化营养，还协调免疫反应。作为胃肠道的最外层，粘液在介导消化系统和免疫系统之间的相互作用中发挥着关键作用，而异常的粘液网状结构可能通过阻碍药物递送而导致化疗耐药性。然而，消化相关基因、粘液合成和化疗耐药性之间的相关性尚未得到很好的理解。在目前的研究中，我们评估了与消化相关的基因（GO：0007586），并确定了参与免疫调节的CTSE，它是与CCRT耐药性最显著相关的上调基因，在一个公开的转录组数据集（GSE35452）中。我们从生物银行中检索了172份接受CCRT随后进行手术切除的直肠癌患者的记录，并使用免疫组化评估了CTSE的表达水平。结果表明，CTSE过表达的肿瘤与术前和术后CCRT阳性淋巴结状态（均p<0.001）、术前和术后CCRT肿瘤状态（p<0.001和p=0.002）、神经侵犯（p=0.023）、血管侵犯（p<0.001）和肿瘤退缩程度较低（p=0.003）显著相关。在单变量水平上，CTSE过表达对所有三个终点（疾病特异性生存期[DSS]、无转移生存期[MeFS]和局部无复发生存期[LRFS]）均为不良预后因素（均p<0.0001）。在多变量水平上，CTSE过表达仍然是一个独立的预后因素，对DSS、MeFS（均p=0.005）和LRFS（p=0.019）均具有较差预后。通过生物信息学分析，我们推测CTSE过表达可能通过形成防御性粘液屏障来赋予CCRT耐药性。总的来说，这些结果表明，CTSE过表达与直肠癌患者CCRT耐药性和较差的生存率相关，突出了CTSE表达的潜在预测和预后价值[4]。

吸血蝙蝠是唯一以血液为食的哺乳动物。为了揭示与这种饮食适应相关的基因组变化，我们生成了普通吸血蝙蝠的等位基因解析基因组，并对27种蝙蝠进行了筛选，以确定在吸血蝙蝠谱系中特异性丧失的基因。我们发现以前未知的基因丧失与胰岛素分泌减少（FFAR1和SLC30A8）、糖原储存有限（PPP1R3E）和独特的胃生理（CTSE）有关。其他基因丧失可能反映了血液的偏营养组成（ERN2和CTRL）和独特的病原体多样性（RNASE7），并预测了这些严格夜行性蝙蝠的完全缺乏基于锥细胞的视力（PDE6H和PDE6C）。值得注意的是，REP15的丧失可能帮助吸血蝙蝠适应高膳食铁水平，通过增强铁排泄，而CYP39A1的丧失可能有助于它们非凡的认知能力。这些发现加深了我们对吸血蝙蝠生物学和血液饮食适应的基因组基础的理解[5]。

Cathepsin E（CTSE）是一种天冬氨酸蛋白酶，在胃和结肠癌的化生-发育不良-肿瘤序列中表达不同。我们评估了Barrett食管（BE）和癌症中的CTSE，因为增加的CTSE水平与几种癌症的生存率提高有关，而其他蛋白酶在BE和食管腺癌（EAC）中被上调。总共分析了199名患者273个预处理组织[31例正常鳞状食管（NE）、29例BE肠化生、31例BE发育不良（BE/D）、108例EAC]。通过实时聚合酶链反应测量CTSE相对mRNA表达，通过免疫组化测量蛋白质表达。CTSE血清水平通过酶联免疫吸附测定。BE/肠化生和BE/D的CTSE mRNA表达水平中位数至少比NE高1000倍。与BE/肠化生和BE/D相比，EAC的CTSE水平显著降低，但显著高于NE水平。免疫组化显示，在NE中无染色，肠化生和发育不良组织中染色强烈，EAC染色强度较低。CTSE血清分析不能区分患者组。在单变量和多变量Cox比例风险模型中，CTSE表达与EAC患者的生存率无显著相关，尽管CTSE表达高于第25百分位数与死亡相对风险降低41%（风险比0.59，95%置信区间0.27-1.26，p=0.17）相关。CTSE mRNA表达在Barrett肠化生和发育不良组织中上调超过任何已知基因。蛋白质表达在肠化生和发育不良组织中同样高度强烈[6]。

胰腺癌是一种致命的恶性肿瘤，预后不良。本研究旨在识别与胰腺癌相关的基因，并开发一个稳健的诊断模型来检测这种疾病。加权基因共表达网络分析（WGCNA）用于确定胰腺癌的潜在中心基因。通过逆转录PCR（RT-PCR）和免疫组化验证了它们的mRNA和蛋白质表达水平。通过八种机器学习算法和十倍交叉验证开发诊断模型。基于生物信息学，根据四个人类基因（TSPAN1、TMPRSS4、SDR16C5和CTSE）建立了诊断模型。RT-PCR显示，这四个中心基因在中到高水平表达，IHC显示它们在胰腺癌组织中的蛋白质表达水平更高。对于这四个基因的检测板，八个模型在验证队列中的AUC值为0.87-0.92，敏感性为0.91-0.94，特异性为0.84-0.86。在外部验证集中，这些模型也表现出良好的性能（AUC值为0.86-0.98，敏感性为0.84-1.00，特异性为0.86-1.00）。总的来说，这项研究已经确定了四个可能与胰腺癌密切相关的中心基因：TSPAN1、TMPRSS4、SDR16C5和CTSE。四基因检测板可能为胰腺癌的诊断提供理论基础[7]。

越来越多的证据支持炎症在家族性淀粉样多发性神经病（FAP）神经退行性过程中的关键作用。虽然似乎存在神经元白细胞介素-1信号通路的过度激活，但FAP的免疫反应明显受损。因此，在原纤维或纤维状淀粉样沉积物周围很少观察到免疫细胞浸润，其潜在机制尚不清楚。Cathepsin E（CtsE）是抗原呈递和趋化的重要中间产物，但其在大脑淀粉样病发病机制中的作用尚不清楚。在本研究中，我们使用小鼠原代巨噬细胞和基于FAP转基因模型和人样本的体内研究来表征CtsE在不同生理系统中的表达。我们发现，FAP小鼠模型中骨髓来源的巨噬细胞中的CtsE显着减少，这可能导致细胞功能受损。在转基因小鼠受伤的神经和FAP患者的外周神经、感觉神经节、小鼠胃和腓神经活检中，也发现了CtsE水平受损。组织中CtsE的表达与转甲状腺素（TTR）沉积相关，并随着所研究生理系统的不同而相应地不同地调节。使用TTR小干扰RNA（siRNA）阻止沉积挽救了外周神经系统（PNS）中的CtsE。相反，脾细胞（主要是单核细胞）或腹膜巨噬细胞中CtsE的表达增加，表明巨噬细胞表型的差异。总的来说，我们的数据突出了CtsE作为FAP的潜在生物标志物和新颖性，以及作为先天免疫细胞向疾病最受损组织（外周神经和胃肠道）趋化的可能调节因子[8]。

系统性红斑狼疮（SLE）中CD4+细胞的全基因组DNA低甲基化被提出可能在发病机制中发挥关键作用。为了确定新的甲基化敏感基因，我们整合了MRL/lpr（MRL）和C57BL6/J（B6）小鼠CD4+细胞中的全基因组DNA甲基化和mRNA分析数据。我们确定了Cathepsin E（Ctse），在MRL小鼠中与B6小鼠相比，内含子1中583bp区域内的13个甲基-CpG位点低甲基化，Ctse mRNA上调。其中一个甲基-CpG，mCGCG在B6小鼠中93.3±92.05%甲基化，而在MRL小鼠中80.0±96.2%甲基化，并突变到CGGG。Kaiso是一种已知结合mCGCG的转录因子，我们假设它抑制B6小鼠中Ctse的表达。与B6小鼠相比，MRL小鼠中Kaiso与mCGCG位点的结合减少，如ChIP-PCR所示。EL4细胞用5-azaC和/或曲古抑菌素A处理后，Kaiso与mCGCG基序的结合被ChIP-PCR抑制，Ctse过表达通过qPCR得到证实。通过siRNA在EL4细胞中沉默Ctse基因导致IL-10分泌减少。CD4+细胞中mCGCG基序的低甲基化、Kaiso募集的减少、Ctse和Il-10表达的增加可能与SLE的发病机制有关[9]。

综上所述，CTSE是一种重要的天冬氨酸蛋白酶，在细胞内水解，存在于免疫系统和胃肠道的细胞中、淋巴组织、红细胞和癌细胞中。CTSE在多种癌症中发挥重要作用，包括膀胱癌、胰腺癌、肝细胞癌、直肠癌和食管癌。CTSE的表达和活性在检测PDAC和其他胰腺疾病方面具有潜力。CTSE在肿瘤进展、治疗敏感性和患者生存方面发挥着重要作用，POU5F1和CTSE可能是BCa临床治疗的潜在治疗靶点。此外，CTSE在多种疾病中发挥重要作用，包括家族性淀粉样多发性神经病和系统性红斑狼疮。CTSE的研究有助于深入理解其功能和潜在的转化适用性，为疾病的治疗和预防提供新的思路和策略。