陳新華,李風萍,陳昭宇,郭偉洪 (南方醫(yī)科大學南方醫(yī)院,廣東廣州510515)
胃癌(gastric cancer,GC)的發(fā)病率和死亡率均位居全球前列,嚴重危害人類健康[1-2],尤其在我國,GC以局部進展期胃癌(advanced gastric cancer,AGC)為主(80%~90%)[3],腫瘤遷移和侵襲能力強、預后差的特點非常顯著[4]。近年來,分子生物學技術的進步給腫瘤的診斷和治療提供了新思路。因此,分析和探索GC的分子生物學特性,并轉化為治療的新靶點和新方法,仍然具有非常高的臨床需求和很突出的時代需求。近年來,越來越多的研究[5-6]提示microRNAs(miRNA)是調節(jié) GC發(fā)生發(fā)展的重要機制,有望成為潛在的治療新靶點。
miRNAs是一類單鏈內源性的非編碼微小RNA,能對細胞凋亡、增殖及分化、神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育、免疫調節(jié)等眾多生命過程起到重要調控作用[7-8]。近期大量研究[9-11]表明,miRNAs的突變或異常表達與人體各種腫瘤的發(fā)生發(fā)展相關,可以促進腫瘤的進展,也可以發(fā)揮抑癌作用。miR-532-5p位于人類染色體的Xp11.23上,具有3'非翻譯區(qū)的互補序列,可以通過抑制轉錄下調多種基因產(chǎn)物。miR-532-5p首先被發(fā)現(xiàn)在皮膚黑色素瘤中具有促癌作用[12],但相繼也有研究[13-15]發(fā)現(xiàn)其在多種實體腫瘤,如卵巢癌、肺癌以及肝癌中表達下調,而細胞功能試驗也提示其有抑制腫瘤細胞增殖的作用。Xu等[16]首次報道了 miR-532-5p對人類GC細胞的調節(jié)作用和機制,體外試驗中過表達miR-532-5p可以顯著增加GC細胞集落形成和遷移的潛力,減少G1期細胞的比例,阻滯細胞周期,并且促進細胞凋亡,然而,在臨床胃癌組織的檢測中并未得到一致的結果。該研究未對此作進一步的延伸探索,但也提示我們,miR-532-5p與胃癌的發(fā)生發(fā)展可能存在一定關系。因此,結合目前臨床上胃癌的診治亟需開發(fā)潛在新靶點的時代需求,進一步深入明確和闡述miR-532-5p在GC發(fā)生發(fā)展過程的調節(jié)作用具有較大的科學意義,甚至可能為GC未來的診治提供更好的選擇。
模板按照逆轉錄試劑盒說明書進行逆轉錄反應,所得cDNA應用 SYBR Green I法進行熒光定量 PCR反應。試驗設置3個重復,以U6作為內參,按照說明書推薦的程序進行擴增反應。計算得到的miR-532-5p的相對表達量數(shù)值以中位數(shù)為截斷值,將miR-532-5p的表達水平分為低表達和高表達兩組,并分析其表達高低與臨床病理參數(shù)的關系。
1.2.2 細胞培養(yǎng)和轉染 胃癌MKN45細胞株常規(guī)培養(yǎng)使用含 10%胎牛血清的 1640培養(yǎng)基,置于37℃、含5%CO2培養(yǎng)箱中培養(yǎng)。當細胞處于對數(shù)生長期時接種于6孔板,接種密度控制為4×105個/孔左右,24 h后按照轉染試劑說明書利用 Lipofectamine3000轉染 miR-532-5p-NC,miR-532-5p-mimics和miR-532-5p-inhibitor,根據(jù)不同實驗時間要求后收集細胞進行后續(xù)實驗。實驗分為3組,陰性對照組(negative control, NC)、過表達組(mimics)以及干擾組(inhibitor)(表 1)。
表 1 miR-532-5p NC、mimics及 inhibitor序列
1.1 主要材料 組織標本:60例新鮮冰凍癌組織和配對癌旁組織標本選取自2016~2017年在南方醫(yī)科大學附屬南方醫(yī)院普通外科行手術治療的胃癌患者,所有患者術后均經(jīng)病理學檢查確診,在術前沒有接受放化療等抗腫瘤治療。試驗所取癌組織為距離病灶邊緣1 cm以內組織,癌旁組織為距離癌灶3 cm以外的粘膜組織。所有組織標本的采集均獲得患者知情同意,并且由南方醫(yī)院倫理委員會批準。
試劑:MKN45胃癌細胞購自中科院上海細胞庫;RNA提取試劑盒、逆轉錄試劑盒和熒光定量PCR試劑盒購自Takara;引物由上海生工公司設計合成;D1640培養(yǎng)基、胎牛血清、胰蛋白酶購自HyClone;Lipofectamine 3000轉染試劑購自Invitrogen;Mir-532-5p干擾序列inhibitor及過表達序列mimics由江蘇吉瑪公司設計合成;CCK8細胞增殖檢測試劑盒購自上海碧云天公司;Matrigel基質膠、Transwell培養(yǎng)板購自Corning公司。
1.2 方法
1.2.1 熒光定量 PCR檢測miR-532-5p的表達 按照RNAiso(TAKARA,日本)試劑說明書提取癌組織及其配對新鮮冰凍組織總RNA;取500 ng總RNA為
1.2.3 CCK8法檢測細胞的增殖能力 轉染 24 h后收集細胞,按照每孔 1×103的細胞數(shù)接種 96孔板,每組每個時間點均設置5個重復,每孔培養(yǎng)體積為100 μL。 24 h 細胞貼壁后,取0、12、24、48 h 作為時間點分別加入 10 μL CCK-8試劑(DOJINDO,日本),置于37℃環(huán)境中孵育2 h,然后在450 nm波長處測定吸光度,并繪制細胞生長曲線。
1.2.4 Transwell法檢測細胞的遷移能力 轉染 48 h后收集細胞,以200 μL不含胎牛血清的 RIPM 1640培養(yǎng)基重懸細胞,按照每孔 5×104的細胞加入到Transwell上室,下室加入 600 μL含10%胎牛血清的RIPM 1640培養(yǎng)基,孵育24 h后取出上室,去掉上室的培養(yǎng)基,4%多聚甲醛固定細胞15 min,用0.2%結晶紫染色25 min,用棉簽擦去上室細胞,用自來水洗上室3次,正置顯微鏡下隨機選擇5個視野進行細胞計數(shù)并拍照保存。
1.2.5 Transwell法檢測細胞的侵襲能力 實驗方法基本同遷移實驗,唯一區(qū)別為所使用是經(jīng)過Matrigel基質膠包被的上室,制作方法為液態(tài)的基質膠原液以不含胎牛血清的 RIPM 1640培養(yǎng)基稀釋8倍,取50 μL加入上室中,置于37℃環(huán)境,待基質膠凝固30 min后使用。
1.2.6 劃痕試驗 培養(yǎng)板接種細胞之前先用marker筆在12孔板背面畫橫線標記,細胞消化后種入12孔板,細胞鋪滿板底后,用10 μL槍頭垂直于孔板沿著橫線標記均勻用力制造劃痕,吸去細胞培養(yǎng)液,用PBS輕輕沖洗孔板三次,洗去劃痕產(chǎn)生的細胞碎片。加入無血清培養(yǎng)基,拍照記錄。將培養(yǎng)板放入培養(yǎng)箱培養(yǎng),每隔4~6 h取出拍照,直至劃痕基本愈合。
1.3 統(tǒng)計學處理 采用SPSS22.0軟件進行數(shù)據(jù)分析。實驗數(shù)據(jù)以±s表示,兩組數(shù)據(jù)比較采用Mann-Whitney U檢驗。CCK-8實驗和流式凋亡實驗多組數(shù)據(jù)比較采用單因素方差分析,組間數(shù)據(jù)比較采用LSD-t檢驗。用卡方檢驗或 Fisher確切概率法及Spearman法進行相關性分析。檢驗水準為α=0.05,采用雙側性檢驗。
2.1 GC癌組織和癌旁組織中miR-532-5p表達水平的比較 熒光定量PCR試驗分析表明,60例胃癌/癌旁組織中,83.3%呈低水平(圖1A),且miR-532-5p的相對表達量低于癌旁組織的相對表達水平(P=0.0135,圖 1B)。
圖1 miR-532-5p在GC癌組織中的表達量
2.2 miR-532-5p在GC癌組織中表達量與臨床參數(shù)之間的關系 miR-532-5p表達量與腫瘤直徑(r=0.314, P=0.024)、遠處轉移(r= 0.536, P= 0.035)具有顯著相關性(表2)。
2.3 NC、mimics和 inhibitors組的 MKN45 細胞內miR-532-5p表達水平 MKN45細胞轉染后,與NC空白對照組相比,mimics組的miR-532-5p表達顯著上調(??P=0.00015),而轉染 inhibitor后,miR-532-5p表達顯著下調(?P=0.00295),這提示 miR-532-5p低表達和過表達細胞模型構建成功。
表2 miR-532-5p表達與GC患者臨床病理參數(shù)的關系
圖2 NC、mimics和inhibitors組的MKN45細胞內miR-532-5p表達情況(?p <0.005,??p <0.001)
2.4 NC、mimics和 inhibitors組 MKN45 細胞增殖能力的比較 CCK8增殖實驗顯示,相比NC空白對照組,mimics組miR-532-5p表達上調后MKN45細胞生長曲線在4天時間點顯著位于NC組下方(???p<0.001),inhibitors組 MKN45 細胞生長曲線在 2 天(?p<0.05)、3 天(???p<0.001)、4 天(???p<0.001)時間點均顯著位于NC組上方。這表明,說明增強miR-532-5p的表達可以抑制MKN45細胞的增殖,而敲低miR-532-5p的表達可以增強MKN45細胞的增殖。
圖3 miR-532-5p NC、mimics和inhibitors轉染MKN45細胞后在1、2、3、4天時間點加入CCK8,在490 nm處分析去熒光OD值(?p <0.05, ???p <0.001)
2.5 NC、mimics和 inhibitors組 MKN45 細胞遷移實驗 遷移實驗結果顯示,相對于NC對照組(實驗細胞穿過上室的數(shù)量為 185.0±5.8),mimics 組發(fā)生遷移的細胞數(shù)目(60.0±2.9)顯著減少(???P =0.0005),inhibitors 組發(fā)生遷移的細胞數(shù)目(292.0+6.9)顯著增加(?P=0.0318)。 說明過表達 miR-532-5p可以抑制MKN45細胞的遷移能力,反過來敲低miR-532-5p表達可以增強MKN45細胞的遷移能力。
圖4 NC、mimics和inhibitors組MKN45細胞遷移能力比較。(?表示 p <0.05, ???表示 p <0.001, 標尺為 200×)
2.6 NC、mimics和 inhibitors組 MKN45 細胞侵襲能力的比較 細胞侵襲實驗結果顯示:相對于NC對照組(實驗細胞穿過上室的數(shù)量為 103.3±5.3),mimics組發(fā)生侵襲的細胞數(shù)目(20.7±2.2)較 NC 組顯著減少(??P=0.0061),inhibitors組發(fā)生遷移的細胞數(shù)目(223.0±11.6)較 NC 組顯著增加(??P= 0.0054)。說明過表達miR-532-5p可以抑制MKN45細胞侵襲能力,干擾miR-532-5p表達可以增強MKN45細胞的侵襲能力。
圖5 NC、mimics和inhibitors組MKN45細胞、侵襲能力比較。(?表示 p <0.05, ???表示 p <0.0001, 標尺為 200×)。
2.7 NC、mimics和inhibitors組的劃痕實驗結果
相對于NC對照組,mimics組MKN45細胞在24h時內的遷移比例相對降低(?P=0.0192),而 inhibitors組MKN45細胞在24 h時的遷移比例相對增強(?P=0.0105)。說明過表達miR-532-5p可以抑制MKN45細胞遷移能力,干擾 miR-532-5p表達可以增強MKN45細胞遷移能力。
圖6 NC、mimics和inhibitors組MKN45細胞劃痕實驗(?p <0.05,標尺為 200×)
成熟的miRNA可以通過抑制轉錄調節(jié)多種基因產(chǎn)物,在組織中具有空間和時間的表達特異性,在細胞增殖、凋亡和分化中起重要作用[7-8,17]。 近期大量研究[11,18]表明 miRNA和腫瘤的發(fā)生發(fā)展相關。 其中,miR-532-5p被研究發(fā)現(xiàn)在多種腫瘤中具有調節(jié)腫瘤生物特性的功能[12,14,19]。 miR-532-5p 和 GC 發(fā)生發(fā)展的關系也有相關研究。Xu等[16]的體外實驗表明,過表達miR-532-5p可以增強胃癌細胞的增殖能力,其體內實驗也證實,過表達miR-532-5p可以增加小鼠體內肺重量及肺移植瘤數(shù)量。然而,該研究對新鮮GC癌組織標本進行檢測,并未得到相應的實驗結果。該研究未對此進一步延伸探索,但也提示我們,miR-532-5p與胃癌的發(fā)生發(fā)展可能存在一定關系。鑒于miR-532-5p潛在的腫瘤增殖調節(jié)功能和胃癌對診治新靶標的需求,我們對此進行了進一步深入探究,以明確miR-532-5p與胃癌發(fā)生發(fā)展的關系。我們利用熒光定量PCR實驗檢測60例GC患者癌組織及其配對癌旁組織中miR-532-5p的表達水平,發(fā)現(xiàn)胃癌組織中miR-532-5p的相對表達量低于癌旁組織的相對表達水平。進一步分析miR-532-5p表達與胃癌患者臨床病理參數(shù)的關系,發(fā)現(xiàn)腫瘤體積較大者(直徑≥3 cm)和發(fā)生遠處轉移的癌組織中的miR-532-5p表達水平顯著下調。因此,我們有理由假設miR-532-5p可以抑制GC的增殖、侵襲和轉移,并且進行了后續(xù)的細胞功能實驗作為驗證。后續(xù)細胞功能實驗進一步證實,miR-532-5p參與抑制GC的增殖、遷移和侵襲。
細胞增殖、遷移、侵襲和轉移能力強是惡性腫瘤的主要特征,主要表現(xiàn)為腫瘤細胞的無限增殖能力、細胞周期和侵襲轉移的異常調控[20-21]。目前對GC病情判斷的診療手段有限,主要是體表超聲、CT檢查、MRI檢查、PET-CT檢查、超聲內鏡,往往難以精確判斷病情進展[22]。而目前對GC病情的分期主要基于UICC/AJCC制定的TNM分期,現(xiàn)有診斷技術基礎上進行TMN分期難以在治療前對病情做出精確預判[22],不利于做出最佳治療方案的選擇,只有結合分子生物學診斷,才能做到個體化和精準化治療[5]。結合臨床觀察,GC癌組織的miRNA異常表達與胃癌的惡性程度及預后存在密切的聯(lián)系,在胃癌的動態(tài)監(jiān)測復發(fā)、預后甚至治療等方面具有潛在的應用前景[5]。而本研究提示miR-532-5p能夠抑制GC的增殖、侵襲和轉移,GC癌組織中 miR-532-5p低表達可作為腫瘤體積較大、發(fā)生遠處轉移的標志,因此,miR-532-5p能夠作為胃癌的病情評估、治療方式選擇和判斷預后的潛在依據(jù)。綜上所述,本研究提示miR-532-5p可能通過抑制GC的增殖、遷移、侵襲和轉移能力而發(fā)揮抑癌作用,潛在可能作為GC抗腫瘤侵襲轉移的作用靶點。miR-532-5p在GC演進中的生物相關性是一個值得深入研究的方向,可以為發(fā)病率高、預后差的GC的生物學研究提供新的方法和思路。
本研究尚存在一些不足,如組織樣本較少,后期可能需要進一步大樣本、多中心前瞻性臨床研究來驗證;其次,miR-532-5p對GC的抑癌機制尚未進一步研究,需要后續(xù)進一步實驗補充。
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