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FoxM1調(diào)控DNA損傷修復(fù)在慢性髓性白血病伊馬替尼耐藥中的作用及機(jī)制研究

發(fā)布時間:2020-01-22 20:53
【摘要】:研究背景:慢性髓性白血病(Chronic myeloid leukemia,CML)是造血干細(xì)胞發(fā)生惡性克隆產(chǎn)生的一種疾病,按臨床病程可分為慢性期(Chronic Phase,CP)、加速期(Accelerated Phase,AP)和急變期(Blast Crisis,BC)。一旦進(jìn)入急變期,預(yù)后極差。費(fèi)城染色體(Ph)和BCR-ABL基因融合是CML的標(biāo)志性改變。抑制酪氨酸激酶活性的抑制劑伊馬替尼(Imatinib,IM)能夠靶向BCR-ABL融合蛋白,成為目前CML治療的一線藥物。然而,隨著時間的推移,越來越多的CML患者出現(xiàn)IM耐藥,這嚴(yán)重制約了 CML療效的提高,目前已成為CML靶向治療面臨的主要挑戰(zhàn)。研究發(fā)現(xiàn),CML患者IM耐藥的主要原因之一是BCR-ABL基因點(diǎn)突變或擴(kuò)增導(dǎo)致的酪氨酸激酶活性持續(xù)增高。因此,探索BCR-ABL依賴IM耐藥的機(jī)制及其逆轉(zhuǎn)對策是當(dāng)前臨床上CML治療關(guān)注的焦點(diǎn)。越來越多的證據(jù)顯示,DNA損傷修復(fù)對基因組維持完整性和穩(wěn)定性至關(guān)重要,其功能異常導(dǎo)致的基因組不穩(wěn)定與CML疾病進(jìn)展及耐藥性的產(chǎn)生關(guān)系密切。研究顯示,阻斷DNA雙鏈斷裂(DNA double strand break,DSB)的修復(fù)能使CML細(xì)胞Mo7e-P210 IMR和Baf3-P210 IMR對IM敏感性增強(qiáng)。另有研究報道,應(yīng)用小分子抑制劑IBR2下調(diào)DNA損傷修復(fù)相關(guān)基因RAD51的表達(dá),可引起IM耐藥細(xì)胞T315I-Ba/F3增殖受抑、凋亡增加,并明顯增強(qiáng)耐藥細(xì)胞對IM的敏感性。由此可見,DNA損傷修復(fù)在CML細(xì)胞IM耐藥中發(fā)揮著重要作用,可能是一種新的IM耐藥機(jī)制,闡明其作用機(jī)理對克服IM耐藥具有重要意義。近來研究顯示,增殖特異性癌基因FoxM1(Forkhead box protein M1)能夠靶向BRIP1、RAD51、BRCA2等多種DNA損傷修復(fù)蛋白,調(diào)控DNA損傷修復(fù),在膠質(zhì)母細(xì)胞瘤、乳腺癌等多種腫瘤的化療藥物抵抗中發(fā)揮重要作用。FoxM1可調(diào)節(jié)細(xì)胞周期相關(guān)特異性基因的轉(zhuǎn)錄,與細(xì)胞增殖、組織再生、胚胎發(fā)育、DNA損傷修復(fù)和腫瘤形成密切相關(guān)。新近研究證明,FoxM1在乳腺癌等多種腫瘤中過表達(dá),其高表達(dá)的腫瘤具有低分化、惡性程度高、易遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移的特點(diǎn),臨床預(yù)后不佳。FoxM1通過調(diào)控其下游腫瘤相關(guān)基因的表達(dá),影響基因組的穩(wěn)定性及有絲分裂的進(jìn)程,從而促進(jìn)腫瘤增長、侵襲和轉(zhuǎn)移,在腫瘤的發(fā)生、發(fā)展中起關(guān)鍵作用。綜上,FoxM1是腫瘤增殖所必需的轉(zhuǎn)錄因子,探討其在CMLIM耐藥中的作用及機(jī)制,可為逆轉(zhuǎn)IM耐藥帶來全新的治療思路和方案,提供臨床治療的新靶點(diǎn)。研究目的:研究FoxM1在不同臨床分期的CML患者中表達(dá)水平,分析FoxM1表達(dá)與疾病進(jìn)展及IM耐藥的關(guān)系,探討FoxM1對CML預(yù)后的臨床意義;研究干預(yù)FoxM1表達(dá)對CML細(xì)胞生物學(xué)行為的影響;闡明FoxM1對DNA損傷修復(fù)的調(diào)控作用,進(jìn)一步揭示FoxM1參與IM耐藥的作用機(jī)制。研究方法:1.檢測CML患者FoxM1表達(dá),分析其與CML疾病分期和IM耐藥的關(guān)系,評價FoxM1分子對CML發(fā)病及預(yù)后的臨床意義。1.1標(biāo)本收集:收集50例CML患者及12例正常對照者骨髓的標(biāo)本,CML患者分為慢性期(CP)組38例,加速/急變期(AP/BP)組12例,其中初診組19例。使用淋巴細(xì)胞分離液采用密度梯度離心法來分離單個核細(xì)胞,-80℃凍存。1.2免疫磁珠分選骨髓CD34+及CD34-單個核細(xì)胞:骨髓單個核細(xì)胞總數(shù)1× 108的CML患者標(biāo)本13例及臍帶血標(biāo)本6例,使用淋巴細(xì)胞分離液采用密度梯度離心法來分離出單個核細(xì)胞后,留取1× 106個細(xì)胞,-80℃保存?zhèn)溆?剩余細(xì)胞使用CD34+磁珠分選法獲得CD34+及CD34-細(xì)胞,-80℃保存?zhèn)溆谩?.3實時熒光定量逆轉(zhuǎn)錄聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)法(Real-time Quantitative Polymerase Chain Reaction,RT-PCR)檢測 Fox M1 的表達(dá)水平:采用 TRIzol法提取細(xì)胞總RNA,應(yīng)用PrimeScript RT reagent試劑盒將RNA逆轉(zhuǎn)錄為cDNA,SYBR Green法檢測CML患者及正常對照者的單個核細(xì)胞、CD34+及CD34-單個核細(xì)胞中Fox M1表達(dá)情況。2.研究IM耐藥CML細(xì)胞株K562/G01及其IM敏感株K562對IM的藥物敏感性、FoxM1表達(dá)及DNA損傷修復(fù)情況。2.1 CCK8法檢測CML細(xì)胞對IM敏感性:配制不同濃度梯度的IM溶液,分別處理IM敏感株K562細(xì)胞和IM耐藥株(BCR-ABL過度擴(kuò)增)K562/G01細(xì)胞48小時,CCK8法檢測并計算細(xì)胞存活率及IC50值。2.2AnnexinV-FITC/PI雙染流式細(xì)胞術(shù)(FACS)檢測細(xì)胞凋亡率:IM分別處理K562細(xì)胞和K562/G01細(xì)胞48h,Annexin V-FITC和PI進(jìn)行雙染細(xì)胞,應(yīng)用流式細(xì)胞儀檢測細(xì)胞的凋亡情況。2.3 Westem-blot 法檢測 K562 細(xì)胞及 K562/G01 細(xì)胞的 FoxM1、BCR-ABL激酶活性蛋白及DNA損傷標(biāo)志物的表達(dá):細(xì)胞總蛋白提取液分別提取K562細(xì)胞和K562/G01細(xì)胞的總蛋白,進(jìn)行SDS-PAGE凝膠電泳,檢測FoxM1、BCR-ABL激酶活性蛋白P-Tyr和P-Crkl及DNA損傷標(biāo)志物Y-H2AX的表達(dá)。2.4免疫熒光法檢測細(xì)胞DNA損傷修復(fù)情況:同樣濃度的IM處理K562細(xì)胞和K562/G01細(xì)胞6小時,利用免疫熒光法檢測細(xì)胞中DNA損傷標(biāo)志物γ-H2AX的表達(dá)。3.研究干預(yù)FoxM1表達(dá)對CML細(xì)胞生物學(xué)行為的影響。3.1上、下調(diào)CML細(xì)胞中FoxM1的表達(dá):(1)慢病毒感染細(xì)胞:分別應(yīng)用FoxM1攜帶過表達(dá)載體的慢病毒及其過表達(dá)對照病毒感染IM敏感細(xì)胞株K562;應(yīng)用攜帶FoxM1干擾片段shRNA的慢病毒及其干擾對照病毒感染IM耐藥細(xì)胞株K562/G01。使用嘌呤霉素(puromycin)篩選2周,獲得穩(wěn)定過表達(dá)或低表達(dá)FoxM1的CML細(xì)胞株。(2)利用FoxM1的小分子抑制劑下調(diào)CML患者CD34+細(xì)胞中FoxM1表達(dá):硫鏈絲菌素(Thiostrepton,TST)、硼替佐米(Bortezomib,BTZ)處理K562/G01細(xì)胞及CD34+細(xì)胞48小時。3.2 Real-time RT-PCR法檢測干預(yù)FoxM1表達(dá)后CML細(xì)胞的FoxM1及其下游分子的mRNA表達(dá)水平。3.3 Western-blot法檢測干預(yù)FoxM1表達(dá)后CML細(xì)胞的FoxM1分子、BCR-ABL激酶活性蛋白P-Tyr、P-Crkl的表達(dá)。3.4 CCK8法研究干預(yù)FoxM1表達(dá)后CML細(xì)胞IM敏感性的改變:配制不同濃度梯度的IM溶液處理各組細(xì)胞,48小時后檢測并計算細(xì)胞存活率及IC50值。3.5流式細(xì)胞術(shù)檢測干預(yù)FoxM1表達(dá)后CML細(xì)胞株和原代CD34+細(xì)胞的凋亡情況:IM處理各組細(xì)胞,48小時后收集細(xì)胞,AnnexinV-FITC/PI進(jìn)行雙染后,利用流式細(xì)胞儀檢測細(xì)胞凋亡情況。3.6 Western-blot檢測干預(yù)FoxM1表達(dá)后CML細(xì)胞DNA損傷標(biāo)志物γ-H2AX的蛋白表達(dá)水平;免疫熒光法檢測干預(yù)FoxM1表達(dá)后CML細(xì)胞的DNA損傷修復(fù)情況:IM處理各組細(xì)胞,利用免疫熒光法檢測細(xì)胞中DNA損傷標(biāo)志物γ-H2AX的表達(dá)。4.篩選并鑒定參與CML細(xì)胞IM耐藥的FoxM1關(guān)鍵下游DNA損傷修復(fù)基因。4.1全基因表達(dá)譜芯片法:分別收集FoxM1過表達(dá)及FoxM1 shRNA慢病毒處理前后的CML細(xì)胞,利用基因芯片檢測各組間差異表達(dá)的基因,作為FoxM1調(diào)控的參與IM耐藥的候選下游DNA損傷修復(fù)基因。4.2 Real-time RT-PCR法驗證各候選下游DNA損傷修復(fù)基因表達(dá):在FoxM1過表達(dá)慢病毒感染前后CML細(xì)胞中檢測各候選DNA損傷修復(fù)基因的mRNA表達(dá)水平。選擇一個表達(dá)差異顯著的候選下游基因作為目標(biāo)下游DNA損傷修復(fù)基因。4.3 Western-blot法驗證目標(biāo)FoxM1目標(biāo)下游DNA損傷修復(fù)基因的表達(dá):細(xì)胞總蛋白提取液提取干預(yù)FoxM1表達(dá)的CML細(xì)胞的總蛋白,進(jìn)行SDS-PAGE凝膠電泳,檢測目標(biāo)下游DNA損傷修復(fù)基因蛋白水平的表達(dá)。5.研究FoxM通過調(diào)控目標(biāo)下游DNA損傷修復(fù)基因,對CML細(xì)胞生物學(xué)行為產(chǎn)生的影響。5.1質(zhì)粒及病毒轉(zhuǎn)染:應(yīng)用攜帶目標(biāo)下游DNA損傷修復(fù)基因干擾片段shRNA的慢病毒及其干擾對照病毒感染K562/G01細(xì)胞;應(yīng)用LipofectamineTM2000將攜帶目標(biāo)下游DNA損傷修復(fù)基因過表達(dá)載體的質(zhì)粒及其過表達(dá)對照質(zhì)粒轉(zhuǎn)染FoxM1低表達(dá)的K562/G01細(xì)胞(感染攜帶FoxM1干擾片段shRNA慢病毒并穩(wěn)定表達(dá)的K562/G01細(xì)胞)。嘌呤霉素篩選2周后獲得穩(wěn)定過表達(dá)或低表達(dá)目標(biāo)下游DNA損傷修復(fù)基因的細(xì)胞株及其對照細(xì)胞株。5.2 Real-time RT-PCR檢測干預(yù)目標(biāo)下游DNA損傷修復(fù)基因后CML細(xì)胞中其mRNA表達(dá)水平;Western-Blot檢測干預(yù)目標(biāo)下游DNA損傷修復(fù)基因后CML細(xì)胞中其蛋白表達(dá)水平、BCR-ABL激酶活性蛋白P-Tyr。5.3 CCK8法檢測干預(yù)目標(biāo)下游DNA損傷修復(fù)基因后CML細(xì)胞對IM的敏感性:IM處理各組細(xì)胞48小時后,CCK8法檢測并計算細(xì)胞的存活率及IC50值。5.4流式細(xì)胞術(shù)檢測干預(yù)目標(biāo)下游DNA損傷修復(fù)基因后CML細(xì)胞的凋亡情況:IM處理各組細(xì)胞,48小時后收集細(xì)胞,AnnexinV-FITC/PI進(jìn)行雙染后利用流式細(xì)胞儀檢測細(xì)胞凋亡率。.5.5 Western-Blot檢測干預(yù)目標(biāo)下游DNA損傷修復(fù)基因后CML細(xì)胞中DNA損傷標(biāo)志物γ-H2AX的蛋白表達(dá)水平;免疫熒光法檢測干預(yù)目標(biāo)下游DNA損傷修復(fù)基因后CML細(xì)胞的DNA損傷修復(fù)情況:IM處理各組細(xì)胞,6小時后應(yīng)用免疫熒光法檢測各組細(xì)胞DNA損傷標(biāo)志物γ-H2AX蛋白水平的表達(dá)。實驗結(jié)果1.FoxM1在CML患者及正常對照中的表達(dá)。1.1 FoxM1在CML患者與正常對照中的表達(dá):Real-time RT-PCR結(jié)果顯示在初診CML患者中FoxM1 mRNA的表達(dá)水平顯著高于正常對照組;FoxM1表達(dá)與CML患者疾病分期有關(guān),AP/BP組患者的FoxM1表達(dá)水平明顯高于CP組患者;FoxM1表達(dá)與IM敏感性有關(guān),初診CP患者經(jīng)IM治療無效后如進(jìn)展為AP/BC,其FoxM1表達(dá)水平呈上升趨勢;初診CP患者經(jīng)IM治療后若穩(wěn)定于完全緩解階段,其FoxM1表達(dá)水平呈下降趨勢。1.2 FoxM1在CML干細(xì)胞中的表達(dá):FoxM1 mRNA在CML患者CD34+細(xì)胞中的表達(dá)水平明顯高于CD34-細(xì)胞和正常對照組CD34+細(xì)胞;在正常對照組CD34+及CD34-細(xì)胞的FoxM1 mRNA表達(dá)水平差異無統(tǒng)計學(xué)意義。2.所選IM耐藥CML細(xì)胞株K562/G01及其敏感株K562對IM的藥物敏感性。2.1 CCK8法顯示IM耐藥株K562/G01細(xì)胞對IM的IC50為IM敏感株K562的約40倍。2.2流式細(xì)胞術(shù)顯示IM處理細(xì)胞48h后,K562/G01細(xì)胞的凋亡率明顯低于K562細(xì)胞。2.3 Western-blot 顯示 K562/G01 細(xì)胞中 FoxM1、BCR-ABL 激酶活性蛋白P-Tyr和P-Crkl的表達(dá)明顯高于K562細(xì)胞,DNA損傷標(biāo)志物γ-H2AX表達(dá)明顯低于K562細(xì)胞。2.4免疫熒光法顯示K562/G01細(xì)胞中DNA損傷標(biāo)志物γ-H2AX表達(dá)明顯低于K562細(xì)胞。3.FoxM1調(diào)控CML細(xì)胞BCR-ABL激酶活性及IM敏感性檢測。3.1上調(diào)IM敏感細(xì)胞株K562中FoxM1表達(dá)對細(xì)胞IM敏感性的影響:Real-time RT-PCR、Western-blot 驗證 FoxM1 mRNA 及蛋白水平上調(diào)后,CCK8法顯示細(xì)胞存活率升高,IC50值增大;流式細(xì)胞術(shù)檢測細(xì)胞凋亡明顯減少;Western-blot顯示BCR-ABL激酶活性標(biāo)志P-Tyr、P-Crkl蛋白表達(dá)水平升高;Western-blot及免疫熒光顯示DNA損傷標(biāo)志物γ-H2AX表達(dá)水平降低。3.2下調(diào)IM耐藥細(xì)胞株K562/G01中FoxM1表達(dá)對細(xì)胞IM敏感性的影響:Real-timeRT-PCR、Western-blot 驗證 FoxM1 的 mRNA 及蛋白水平下調(diào)后,CCK8法顯示細(xì)胞存活率降低,IC50值減小;流式細(xì)胞術(shù)顯示細(xì)胞凋亡顯著增加;Western-blot檢測BCR-ABL激酶活性標(biāo)志P-Tyr、P-Crkl蛋白表達(dá)水平降低;Western-blot及免疫熒光顯示DNA損傷標(biāo)志物γ-H2AX表達(dá)水平升高。3.3應(yīng)用FoxM1的小分子抑制劑下調(diào)CML患者骨髓CD34+細(xì)胞的FoxM1表達(dá)對細(xì)胞IM敏感性的影響:Annexin-VFITC/PI進(jìn)行雙染,流式細(xì)胞術(shù)顯示細(xì)胞凋亡明顯增加。4.鑒定并選擇參與IM耐藥的FoxM1下游關(guān)鍵的DNA損傷修復(fù)基因。4.1根據(jù)芯片結(jié)果及比較干預(yù)FoxM1前后CML細(xì)胞中各候選基因mRNA表達(dá)水平結(jié)果,初步選擇PARP作為FoxM1調(diào)控參與IM耐藥的目標(biāo)下游DNA損傷修復(fù)基因。4.2 IM 耐藥細(xì)胞株 K562/G01 中下調(diào) PARP 的表達(dá):Real-time RT-PCR、Western-Blot驗證PARP的mRNA及蛋白表達(dá)水平降低;CCK8法顯示細(xì)胞存活率降低,IC50值減小;Annexin V-FITC/PI雙染流式細(xì)胞術(shù)顯示細(xì)胞凋亡增加;Western-blot、免疫熒光顯示DNA損傷標(biāo)志物γ-H2AX表達(dá)水平升高。4.3 FoxM1 低表達(dá)的 K562/G01 細(xì)胞中上調(diào) PARP 的表達(dá):Real-time RT-PCR、Western-Blot驗證PARP的mRNA及蛋白表達(dá)水平升高;CCK8法顯示細(xì)胞存活率升高,IC50值增大;AnnexinV-FITC/PI雙染流式細(xì)胞術(shù)顯示細(xì)胞凋亡減少;Western-blot、免疫熒光顯示DNA損傷標(biāo)志物γ-H2AX表達(dá)水平降低。實驗結(jié)論1.FoxM1在初診CML患者中明顯高表達(dá),在不同疾病分期及不同IM療效的CML患者中存在明顯差異表達(dá),提示了 FoxM1可能參與CML疾病發(fā)生發(fā)展過程,且可能與CMLIM耐藥關(guān)系密切。2.FoxM1在CML患者CD34+細(xì)胞中表達(dá)量明顯高于其CD34-細(xì)胞和正常對照組CD34+細(xì)胞,提示FoxM1在維持CML干細(xì)胞的存活和自我更新中起一定的作用。3.FoxM1信號通路可通過促進(jìn)DNA損傷修復(fù),抑制CML細(xì)胞凋亡并增強(qiáng)BCR-ABL激酶活性,從而促進(jìn)IM耐藥。4.鑒定出PARP是FoxM1調(diào)控參與IM耐藥的下游關(guān)鍵DNA損傷修復(fù)基因。闡明FoxM1通過調(diào)控DNA損傷修復(fù)相關(guān)基因PARP的表達(dá)介導(dǎo)IM耐藥。
【學(xué)位授予單位】:山東大學(xué)
【學(xué)位級別】:碩士
【學(xué)位授予年份】:2017
【分類號】:R733.72

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7 本報記者 楊天笑;揭秘“神探”DNA[N];蘇州日報;2011年

8 第四軍醫(yī)大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)部生物化學(xué)與分子生物學(xué)教研室教授 李福洋;破除法老DNA的咒語[N];東方早報;2011年

9 常麗君;DNA電路可檢測導(dǎo)致疾病的基因損傷[N];科技日報;2012年

10 常麗君;效率和質(zhì)量:“DNA制造業(yè)”兩大障礙被攻克[N];科技日報;2012年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 唐陽;基于質(zhì)譜技術(shù)的基因組DNA甲基化及其氧化衍生物分析[D];武漢大學(xué);2014年

2 池晴佳;DNA動力學(xué)與彈性性質(zhì)研究[D];重慶大學(xué);2015年

3 胡璐璐;哺乳動物DNA去甲基化過程關(guān)鍵酶TET2的三維結(jié)構(gòu)與P暬蒲芯縖D];復(fù)旦大學(xué);2014年

4 馬寅洲;基于滾環(huán)擴(kuò)增的DNA自組裝技術(shù)的研究[D];南京大學(xué);2014年

5 黃學(xué)鋒;精子DNA碎片的臨床意義:臨床和實驗研究[D];復(fù)旦大學(xué);2013年

6 隋江東;APE1促進(jìn)DNA-PKcs介導(dǎo)hnRNPA1磷酸化及其在有絲分裂期端粒保護(hù)中的作用[D];第三軍醫(yī)大學(xué);2015年

7 劉松柏;結(jié)構(gòu)特異性核酸酶FEN1在DNA復(fù)制及細(xì)胞周期過程中的功能性研究[D];浙江大學(xué);2015年

8 王璐;哺乳動物中親本DNA甲基化的重編程與繼承[D];中國科學(xué)院北京基因組研究所;2015年

9 齊文靖;染色質(zhì)改構(gòu)蛋白BRG1在DNA雙鏈斷裂修復(fù)中的作用及機(jī)制研究[D];東北師范大學(xué);2015年

10 龍湍;水稻T-DNA插入突變?nèi)后w側(cè)翼序列的分離分析和OsaTRZ2的克隆與功能鑒定[D];華中農(nóng)業(yè)大學(xué);2014年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 董洪奎;面向可視化納米操作的DNA運(yùn)動學(xué)建模及誤差實時校正方法[D];沈陽理工大學(xué);2014年

2 聞金燕;水溶性羧基和吡啶基咔咯大環(huán)與DNA和人血清蛋白的相互作用[D];華南理工大學(xué);2015年

3 江懌雨;水溶性羧酸卟啉及其配合物與DNA和人血清蛋白的相互作用[D];華南理工大學(xué);2015年

4 高志森;比較外周游離循環(huán)腫瘤DNA與癌胚抗原監(jiān)測非小細(xì)胞肺癌根治術(shù)前后腫瘤負(fù)荷變化的初步研究[D];福建醫(yī)科大學(xué);2015年

5 丁浩;血漿循環(huán)DNA完整性及多基因甲基化對肺癌診斷價值的研究[D];河北大學(xué);2015年

6 王鵬;基于碳點(diǎn)@氧化石墨烯復(fù)合材料DNA生物傳感器的構(gòu)建及用于PML/RARα基因檢測[D];福建醫(yī)科大學(xué);2015年

7 李海青;轉(zhuǎn)堿篷和鹽角草總DNA的耐鹽紫花苜蓿的選育[D];內(nèi)蒙古大學(xué);2015年

8 李婷婷;小鼠DNA模式識別重要受體的分子結(jié)構(gòu)特征及其功能研究[D];中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院;2015年

9 劉瑞斯;抗癌藥物奧沙利鉑與DNA相互作用的原子力顯微鏡觀察研究[D];東北林業(yè)大學(xué);2015年

10 熊忠;芳香二肽與一價金屬離子間相互作用及DNA切割活性的研究[D];鄭州大學(xué);2015年



本文編號:2572069

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