湯良君,孫艷,張曉紅,盛少琴
宮頸癌是全球常見(jiàn)的婦科惡性腫瘤之一,近年來(lái)發(fā)病率逐漸升高,且呈年輕化趨勢(shì)發(fā)展[1]。目前,手術(shù)前后輔助化療被認(rèn)為是治療宮頸癌有效的治療方法之一,順鉑作為化療的常用藥物,在宮頸癌新輔助化療方案中作為基礎(chǔ)藥物被廣泛應(yīng)用,然而,順鉑具有的腎、耳、血液、胃腸道等不良反應(yīng)限制了化療效果[2-3]。因此,尋找可增強(qiáng)宮頸癌順鉑敏感度的基因靶點(diǎn)藥物,對(duì)降低順鉑用量、減輕不良反應(yīng)具有重要的應(yīng)用價(jià)值。微小RNA(microRNA,miRNA)是一類小分子非編碼單鏈RNA,通過(guò)從轉(zhuǎn)錄后水平調(diào)控靶基因表達(dá),廣泛參與細(xì)胞的生長(zhǎng)、分化、增殖、凋亡等過(guò)程[4]。研究發(fā)現(xiàn),腎癌、乳腺癌等多種類型癌細(xì)胞的化療敏感度均與miR-148a表達(dá)相關(guān)[5-6],但miR-148a與宮頸癌順鉑耐藥的關(guān)系尚不明確。信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和轉(zhuǎn)錄激活因子3(signal transducer and activator of transcription 3,STAT3)參與宮頸癌的發(fā)生發(fā)展,抑制STAT3通路可提高宮頸癌順鉑敏感度[7]。miRTarBase數(shù)據(jù)庫(kù)預(yù)測(cè)發(fā)現(xiàn),STAT3是miR-148a的潛在靶點(diǎn),其靶向關(guān)系在非小細(xì)胞肺癌中已有研究,但在宮頸癌中尚無(wú)定論[8]。HeLa細(xì)胞是宮頸癌細(xì)胞中最為穩(wěn)定且增殖迅速的細(xì)胞系,故本研究將通過(guò)調(diào)控miR-148a表達(dá),探討miR-148a靶向STAT3對(duì)宮頸癌HeLa細(xì)胞順鉑化療敏感度的影響。
人HeLa細(xì)胞(貨號(hào):HZ-H496)購(gòu)自美國(guó)ATCC細(xì)胞庫(kù);胎牛血清(貨號(hào):0025)購(gòu)自美國(guó)ScienCell公司;順鉑(貨號(hào):D8810)購(gòu)自北京索萊寶科技有限公司;DMEM培養(yǎng)基(貨號(hào):KL-P0032)購(gòu)自德國(guó)Merck/Sigma公司;Lipofectamine 2000轉(zhuǎn)染試劑(貨號(hào):11668019)購(gòu)自美國(guó)Invitrogen公司;實(shí)時(shí)熒光定量PCR(qRTPCR)試劑盒(貨號(hào):K1002S)、pGL3-basic vector(貨號(hào):E1751)購(gòu)自美國(guó)Promega公司;miR-control、miR-148a mimic、nonsense inhibitor、miR-148a inhibitor及miR-148a、STAT3、U6、β-actin引物均由生工生物工程(上海)股份有限公司設(shè)計(jì)合成;MTT溶液(貨號(hào):N/A-896)購(gòu)自美國(guó)AMEKO公司;AnnexinV-FITC/PI細(xì)胞凋亡檢測(cè)試劑盒(貨號(hào):S0185)購(gòu)自哈爾濱新?;驒z測(cè)有限公司;p-STAT3抗體、STAT3抗體、CyclinD1抗體、Bcl-2抗體、Bax抗體、Cleaved caspase-3抗體、GAPDH抗體、羊抗兔lgG(貨號(hào):ab76315、ab119352、ab226977、ab194583、ab81083、ab2302、ab59164、ab6717)均購(gòu)自美國(guó)Abcam公司;雙熒光素酶報(bào)告基因檢測(cè)試劑盒(貨號(hào):SLDL-100)購(gòu)自美國(guó)BioAssay Systems公司。培養(yǎng)箱(型號(hào):MIR-162-PC/MIR-262-PC)購(gòu)自日本松下公司;熒光定量PCR儀(型號(hào):ABI 7500)購(gòu)自美國(guó)Applied Biosystems公司;酶標(biāo)儀(型號(hào):Stat Fax-2100)購(gòu)自美國(guó)Awareness公司;流式細(xì)胞儀(型號(hào):Guauasoft 6L)購(gòu)自美國(guó)Millipor公司。
1.2.1 細(xì)胞培養(yǎng) 用含10%胎牛血清、1%雙抗的DMEM培養(yǎng)基培養(yǎng)HeLa細(xì)胞,并置于37℃、5%CO2培養(yǎng)箱中常規(guī)培養(yǎng),細(xì)胞融合至80%左右時(shí)消化、傳代,取對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期細(xì)胞進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。
分為對(duì)照組(細(xì)胞不進(jìn)行轉(zhuǎn)染)、mimic對(duì)照組、miR-148a mimic組、inhibitor對(duì)照組和miR-148a inhibitor組。除對(duì)照組外,其他組均使用Lipofectamine 2000轉(zhuǎn)染試劑分別轉(zhuǎn)染miR-control、miR-148a mimic、nonsense inhibitor和miR-148a inhibitor。轉(zhuǎn)染步驟:細(xì)胞在轉(zhuǎn)染前一天消化、計(jì)數(shù)鋪24孔板,用含血清DMEM培養(yǎng)基培養(yǎng),使之在轉(zhuǎn)染日密度達(dá)90%,并替換為無(wú)血清培養(yǎng)基培養(yǎng);分別取0.8~1.0 μg轉(zhuǎn)染物miR-control、miR-148a mimic、nonsense inhibitor和miR-148a inhibitor并用50 μl DMEM培養(yǎng)基稀釋;取2 μl轉(zhuǎn)染試劑Lipofectamine 2000并用DMEM培養(yǎng)基稀釋,5 min內(nèi)與轉(zhuǎn)染物稀釋液混合,室溫保溫20 min后加入每孔中輕輕搖勻,置于37℃、5%CO2培養(yǎng)箱中培養(yǎng)48 h。
1.2.2 qRT-PCR法檢測(cè)HeLa細(xì)胞中miR-148a和STAT3的表達(dá) 將轉(zhuǎn)染后的各組HeLa細(xì)胞以1×105個(gè)/毫升接種于96孔培養(yǎng)板,每孔100 μl,培養(yǎng)48 h后收集細(xì)胞,使用TRIzol試劑提取細(xì)胞總RNA,反轉(zhuǎn)錄試劑盒合成cDNA,qRT-PCR試劑盒檢測(cè)細(xì)胞中miR-148a、STAT3 mRNA表達(dá)水平,U6、β-actin為內(nèi)參基因。反應(yīng)條件:95℃預(yù)變性30 s;95℃變性5 s,60℃退火35 s,循環(huán)40次。miR-148a上游引物:5'-TCTGAGACACTCCGACTCTGA-3',下游引物:5'-CTGGCGTCTGGAGCACTG-3';STAT3上游引物:5'-ACTCCATCGCTGACAAAA-3',下游引物:5'-CAGTGACCAGGCAGAAGA-3';U6上游引物:5′-CTCGCTTCGGCAGCACA-3′,下游引物:5′-AACGCTTCACGAATTTGCGT-3′;β-actin上游引物:5′-TCCCATCACCATCTTCCAG -3′,下游引物:5′-GGTATCCATCGCCATGCTC-3′。結(jié)果分析采用2-ΔΔCt法表示。
1.2.3 MTT法檢測(cè)HeLa細(xì)胞增殖 將未轉(zhuǎn)染的HeLa細(xì)胞及轉(zhuǎn)染后的各組HeLa細(xì)胞以1×105個(gè)/毫升接種于96孔培養(yǎng)板,每孔100 μl,未轉(zhuǎn)染的HeLa細(xì)胞用不同濃度的順鉑(0、1、2、4、8、16、32、64、128 μmol/L)處理48 h,轉(zhuǎn)染后的各組HeLa細(xì)胞用4 μmol/L順鉑處理48 h,每孔加50 μl 5 mg/ml的MTT溶液,置于培養(yǎng)箱繼續(xù)培養(yǎng)4 h,棄培養(yǎng)液,每孔加入150 μl DMSO,充分溶解后終止反應(yīng),根據(jù)酶標(biāo)儀450 nm處測(cè)定的各孔吸光度OD值,計(jì)算細(xì)胞增殖抑制率,增殖抑制率=(OD對(duì)照組-OD實(shí)驗(yàn)組)/OD對(duì)照組×100%。
1.2.4 流式細(xì)胞儀檢測(cè)HeLa細(xì)胞凋亡情況 將轉(zhuǎn)染后的各組HeLa細(xì)胞以1×105個(gè)/毫升接種于96孔培養(yǎng)板,每孔100 μl,4 μmol/L順鉑處理48 h后收集細(xì)胞,胰酶消化后再次收集,加入400 μl Binding Buffer將細(xì)胞重懸,依次加入Annexin V-FITC、PI各5 μl,混勻,避光孵育15 min,流式細(xì)胞儀檢測(cè)細(xì)胞凋亡情況。
1.2.5 流式細(xì)胞儀檢測(cè)HeLa細(xì)胞周期分布 將轉(zhuǎn)染后的各組HeLa細(xì)胞以1×105個(gè)/毫升接種于96孔培養(yǎng)板,每孔100 μl,4 μmol/L順鉑處理48 h后收集細(xì)胞,PBS洗滌,每孔加900 μl 75%乙醇固定過(guò)夜,離心收集細(xì)胞,PBS洗滌后每孔加500 μl RNase A/PI(50 μg/ml RNase A,50 μg/ml PI)重懸,避光放置20 min,流式細(xì)胞儀檢測(cè)細(xì)胞周期分布情況。
1.2.6 Western blot法檢測(cè)HeLa細(xì)胞中STAT3通路相關(guān)蛋白表達(dá) 將轉(zhuǎn)染后的各組HeLa細(xì)胞以1×105個(gè)/毫升接種于24孔培養(yǎng)板,每孔300 μl,4 μmol/L順鉑處理48 h后收集細(xì)胞,加裂解液置于冰上裂解30 min,1200 r/min離心10 min后加200 μl Loading Buffer,100℃煮沸10 min,用BCA蛋白測(cè)定試劑盒測(cè)定蛋白濃度。10%SDS-PAGE電泳分離蛋白質(zhì),半干法轉(zhuǎn)至PVDF膜上,用含5%脫脂奶粉的TBST封閉1.5 h,加入一抗(p-STAT3抗體、STAT3抗體、Cyclin D1抗體、Bcl-2抗體、Bax抗體、Cleaved caspase-3抗體、GAPDH抗體,1:1000)孵育過(guò)夜,TBST洗滌3遍,加二抗(羊抗兔,辣根過(guò)氧化物酶標(biāo)記,1:2000)孵育1 h,TBST洗膜3遍,曝光顯影,BandScan圖像分析系統(tǒng)掃描圖像并分析條帶灰度,計(jì)算目的蛋白與內(nèi)參蛋白的灰度值比值。
1.2.7 雙熒光素酶報(bào)告基因?qū)嶒?yàn)驗(yàn)證miR-148a與STAT3的靶向作用關(guān)系 利用miRTarBase網(wǎng)站預(yù)測(cè)miR-148a與STAT3的靶向關(guān)系及潛在結(jié)合位點(diǎn)。構(gòu)建STAT3的野生型、突變型3'UTR-熒光素酶表達(dá)載體(STAT3-WT和STAT3-MUT),利用脂質(zhì)體轉(zhuǎn)染技術(shù)將其分別與miR-control、miR-148a mimic共同轉(zhuǎn)入HeLa細(xì)胞中,48 h后用雙熒光素酶報(bào)告基因檢測(cè)試劑盒測(cè)定熒光素酶活性,以螢火蟲(chóng)與海腎熒光素酶活性比值表示熒光素酶相對(duì)活性。
采用SPSS19.0版統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。所得數(shù)據(jù)以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差(x±s)表示,兩組比較采用t檢驗(yàn),多組間比較采用單因素方差分析,組間兩兩比較采用SNK-q檢驗(yàn)。P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。
轉(zhuǎn)染后,與對(duì)照組相比,mimic對(duì)照組、inhibitor對(duì)照組HeLa細(xì)胞中miR-148a、STAT3 表達(dá)水平差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0.980、0.999,P=0.999、0.999);與mimic對(duì)照組相比,miR-148a mimic組HeLa細(xì)胞中miR-148a表達(dá)水平顯著升高(P=0.000),STAT3表達(dá)水平顯著降低(P=0.000);與inhibitor對(duì)照組相比,miR-148a inhibitor組HeLa細(xì)胞中miR-148a表達(dá)水平顯著降低(P=0.000),STAT3表達(dá)水平顯著升高(P=0.000),見(jiàn)圖1。
圖1 轉(zhuǎn)染后各組HeLa細(xì)胞中miR-148a、STAT3的表達(dá)水平Figure 1 Expression level of miR-148a and STAT3 in HeLa cells after transfection
隨著順鉑濃度的升高,HeLa細(xì)胞增殖抑制率逐漸升高;HeLa細(xì)胞的順鉑IC20約為4 μmol/L,見(jiàn)圖2。后續(xù)實(shí)驗(yàn)將以4 μmol/L為順鉑處理濃度。
圖2 不同濃度順鉑作用下HeLa細(xì)胞增殖抑制率 (x±s,n=6)Figure 2 Proliferation inhibition rate of HeLa cells under different concentrations of cisplatin treatment (x±s,n=6)
與對(duì)照組相比,mimic對(duì)照組、inhibitor對(duì)照組HeLa細(xì)胞OD值差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0.969、0.969);與mimic對(duì)照組相比,miR-148a mimic組HeLa細(xì)胞OD值顯著降低(P=0.000);與inhibitor對(duì)照組相比,miR-148a inhibitor組HeLa細(xì)胞OD值顯著升高(P=0.000),見(jiàn)圖3。
圖3 各組HeLa細(xì)胞OD值Figure 3 OD values of HeLa cells in each group
與對(duì)照組相比,mimic對(duì)照組、inhibitor對(duì)照組HeLa細(xì)胞凋亡率差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0.952、0.981);與mimic對(duì)照組相比,miR-148a mimic組HeLa細(xì)胞凋亡率顯著升高(P=0.000);與inhibitor對(duì)照組相比,miR-148a inhibitor組HeLa細(xì)胞凋亡率顯著降低(P=0.000),見(jiàn)圖4。
圖4 各組HeLa細(xì)胞凋亡情況Figure 4 Apoptosis of HeLa cells in each group
與對(duì)照組相比,mimic對(duì)照組、inhibitor對(duì)照組HeLa細(xì)胞G0/G1、S、G2/M期比例差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0.999、0.828,P=0.980、0.998,P=0.437、0.999);與mimic對(duì)照組相比,miR-148a mimic組HeLa細(xì)胞G0/G1期比例顯著升高(P=0.000),S、G2/M期細(xì)胞比例顯著降低(P=0.000,P=0.000);與inhibitor對(duì)照組相比,miR-148a inhibitor組HeLa細(xì)胞G0/G1期比例顯著降低(P=0.000),S、G2/M期細(xì)胞比例顯著升高(P=0.005,P=0.002),見(jiàn)圖5。
圖5 各組HeLa細(xì)胞周期分布情況Figure 5 Distribution of HeLa cells cycle in each group
與對(duì)照組相比,mimic對(duì)照組、inhibitor對(duì)照組HeLa細(xì)胞中p-STAT3/STAT3、Cyclin D1、Bcl-2、Bax、Cleaved caspase-3蛋白表達(dá)水平差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0.952、0.996,P=0.999、0.981,P=0.820、0.996,P=0.999、0.992,P=0.990、0.990);與mimic對(duì)照組相比,miR-148a mimic組HeLa細(xì)胞中p-STAT3/STAT3、Cyclin D1、Bcl-2蛋白表達(dá)水平顯著降低(P=0.000,P=0.000,P=0.000),Bax、Cleaved caspase-3蛋白表達(dá)水平顯著升高(P=0.000,P=0.000);與inhibitor對(duì)照組相比,miR-148a inhibitor組HeLa細(xì)胞中p-STAT3/STAT3、Cyclin D1、Bcl-2蛋白表達(dá)水平顯著升高(P=0.000,P=0.000,P=0.000),Bax、Cleaved caspase-3蛋白表達(dá)水平顯著降低(P=0.007,P=0.000),見(jiàn)圖6。
圖6 各組HeLa細(xì)胞中STAT3通路相關(guān)蛋白表達(dá)Figure 6 Expression level of STAT3 pathway-related protein in HeLa cells of each group
miRTarBase網(wǎng)站預(yù)測(cè)發(fā)現(xiàn)STAT3可能為miR-148a的下游靶基因。雙熒光素酶報(bào)告基因?qū)嶒?yàn)結(jié)果顯示,miR-148a對(duì)轉(zhuǎn)染突變型STAT3 3'UTR-熒光素酶表達(dá)載體細(xì)胞的熒光素酶活性無(wú)明顯影響(P=0.134),但可抑制轉(zhuǎn)染野生型STAT3 3'UTR-熒光素酶表達(dá)載體細(xì)胞的熒光素酶活性(P=0.000),見(jiàn)圖7~8。
圖7 miRTarBase預(yù)測(cè)miR-148a與STAT3的靶向關(guān)系Figure 7 Targeting relation between miR-148a and STAT3 predicted by miRTarBase
圖8 各組HeLa細(xì)胞相對(duì)熒光素酶活性Figure 8 Relative luciferase activity of HeLa cells in each group
宮頸癌是女性常見(jiàn)惡性腫瘤之一,發(fā)病率、死亡率較高,嚴(yán)重威脅女性健康及生命安全。目前,已有包括手術(shù)切除、化療、放療、激素治療在內(nèi)的多種治療措施被引入并應(yīng)用于宮頸癌,但腫瘤復(fù)發(fā)仍是導(dǎo)致宮頸癌患者死亡的主要原因[9]。輔助化療是減少腫瘤復(fù)發(fā)的傳統(tǒng)治療策略,可明顯提高腫瘤局控率及改善患者生存率[10]。順鉑是化療的基礎(chǔ)藥物,但患者在治療過(guò)程中出現(xiàn)各種不良反應(yīng),不利于患者的治療效果及身心健康[11]。臨床上常通過(guò)聯(lián)合治療,在保證癌細(xì)胞敏感度不降低的前提下,降低順鉑用藥劑量及頻次,減輕不良反應(yīng)[12]。因此,尋找在順鉑低劑量下,提高宮頸癌細(xì)胞順鉑化療敏感度的方法具有重要意義。本研究通過(guò)設(shè)置順鉑濃度梯度,發(fā)現(xiàn)4 μmol/L順鉑最接近HeLa細(xì)胞的IC20,故后續(xù)實(shí)驗(yàn)均以4 μmol/L為順鉑處理濃度。
miRNA是一種非編碼小RNA分子,通過(guò)與靶基因mRNA的3’未翻譯區(qū)序列特異性結(jié)合,在腫瘤細(xì)胞的增殖、凋亡及放化療敏感度等生物學(xué)行為方面發(fā)揮重要的調(diào)控作用[13-14]。李航等[15]研究表明,人為過(guò)表達(dá)miR-148a能降低肺癌A549、H1299細(xì)胞的增殖能力,并增強(qiáng)其放射敏感度。陳元元等[6]研究中亦發(fā)現(xiàn),miR-148a-3p與乳腺癌的紫杉醇耐藥性有關(guān),可用于判斷患者的紫杉醇耐藥情況。Li等[16]研究認(rèn)為,miR-148a-3p下調(diào)是胃癌患者化療過(guò)程中產(chǎn)生順鉑耐藥性的關(guān)鍵步驟,miR-148a-3p可能是克服胃癌順鉑耐藥性的預(yù)后標(biāo)志物或治療候選物。Kim等[5]研究發(fā)現(xiàn),miR-148a能通過(guò)靶向Rab14誘導(dǎo)腎癌細(xì)胞凋亡,降低腎癌細(xì)胞克隆形成性并增加順鉑敏感度。本研究顯示,在4 μmol/L順鉑處理過(guò)程中,過(guò)表達(dá)miR-148a后,HeLa細(xì)胞OD值及S、G2/M期細(xì)胞比例顯著降低,凋亡率及G0/G1期細(xì)胞比例顯著升高;抑制miR-148a表達(dá)后,HeLa細(xì)胞OD值及S、G2/M期細(xì)胞比例顯著升高,凋亡率及G0/G1期細(xì)胞比例顯著降低,提示在順鉑誘導(dǎo)基礎(chǔ)上,miR-148a可進(jìn)一步誘導(dǎo)HeLa細(xì)胞,將細(xì)胞周期阻滯于G0/G1期,進(jìn)而抑制HeLa細(xì)胞增殖并促進(jìn)細(xì)胞凋亡,增強(qiáng)HeLa細(xì)胞的順鉑敏感度。
STAT3是轉(zhuǎn)錄信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)子與激活子家族的重要成員,其持續(xù)激活會(huì)導(dǎo)致癌細(xì)胞中抗凋亡蛋白及細(xì)胞周期調(diào)控因子上調(diào),促進(jìn)腫瘤異常增殖及惡性轉(zhuǎn)化[17]。Bcl-2和Bax為Bcl-2家族的重要成員,對(duì)細(xì)胞凋亡分別具有抑制和促進(jìn)作用[18]。Caspase-3是各種細(xì)胞凋亡途徑的共同執(zhí)行蛋白,Cleaved caspase-3是其活性形式[19]。Cyclin D1是重要的細(xì)胞周期調(diào)控因子,在細(xì)胞從G0期進(jìn)入G1期過(guò)程中發(fā)揮重要調(diào)控作用[20]。雙熒光素酶報(bào)告基因?qū)嶒?yàn)顯示,在HeLa細(xì)胞中,STAT3為miR-148a的下游靶基因。進(jìn)一步通過(guò)蛋白檢測(cè)顯示,在4 μmol/L順鉑處理過(guò)程中,過(guò)表達(dá)miR-148a后,HeLa細(xì)胞中STAT3 mRNA及蛋白磷酸化水平、Cyclin D1、Bcl-2蛋白水平顯著降低,Bax、Cleaved caspase-3蛋白水平顯著升高;反之,抑制miR-148a表達(dá)后,HeLa細(xì)胞中STAT3 mRNA及蛋白磷酸化水平、Cyclin D1、Bcl-2蛋白水平顯著升高,Bax、Cleaved caspase-3蛋白水平顯著降低,提示在順鉑誘導(dǎo)基礎(chǔ)上,miR-148a可能通過(guò)靶向抑制STAT3的表達(dá)與活化,影響Cyclin D1、Bcl-2、Bax、Cleaved caspase-3蛋白水平,進(jìn)而調(diào)控HeLa細(xì)胞的增殖、凋亡、細(xì)胞周期進(jìn)程,增強(qiáng)HeLa細(xì)胞的順鉑敏感度。
綜上所述,miR-148a可靶向抑制STAT3,在順鉑處理宮頸癌HeLa細(xì)胞基礎(chǔ)上,抑制HeLa細(xì)胞增殖、誘導(dǎo)細(xì)胞周期阻滯及細(xì)胞凋亡,對(duì)HeLa細(xì)胞順鉑化療敏感度具有增強(qiáng)作用,在臨床化療中順鉑小劑量用藥方向具有一定前景。