梁博,王新軍,王建業(yè),周少龍,楊卓
膠質(zhì)瘤是最嚴(yán)重的中樞神經(jīng)系統(tǒng)腫瘤,占顱腦腫瘤的30%,呈浸潤式生長,與周圍組織界限不清,導(dǎo)致手術(shù)全切后治療效果仍然不佳,且術(shù)后易發(fā)生轉(zhuǎn)移,1年生存率低于50%[1]。隨著基因診斷和基因治療的發(fā)展,尋找腫瘤發(fā)病特異性靶基因已成為研究熱點,特異性激活或抑制基因表達可抑制癌細胞增殖、侵襲、遷移,促進凋亡,從而達到治療的目的[2]。微小RNA(microRNA,miRNA)普遍存在于真核細胞中,進化上高度保守,具有組織和時序特異性,人類約1/3的基因受miRNA調(diào)控,miRNA對細胞增殖、分化、遷移、侵襲、凋亡等過程有調(diào)節(jié)作用,miRNA與惡性腫瘤的關(guān)系更是受到關(guān)注[3]。miR-124在膠質(zhì)瘤中表達水平降低,與臨床分級關(guān)系密切,過表達miR-124可抑制細胞增殖和侵襲,抑制腫瘤生長和腫瘤血管新生[4],有望成為治療靶點。趨化素樣因子超家族成員6(chemokine?like factor super family 6,CKLFSF)又稱CMTM6,在正常情況下表達較少或不表達,其在膠質(zhì)瘤中高表達可預(yù)測癌前 病 變,并 可 促 進 細 胞 癌 變[5]。但miR-124與CMTM6關(guān)系的研究尚罕見。本研究旨在觀察過表達miR-124后CMTM6表達水平的變化,并探討其對膠質(zhì)瘤細胞侵襲、遷移的影響。
1.1 材料(1)細胞系。人神經(jīng)膠質(zhì)瘤細胞SHG?44、U87、U251、A172均購自上海中國科學(xué)院典型培養(yǎng)物保藏委員會細胞庫,正常膠質(zhì)細胞OLN93購自蘇州大學(xué)神經(jīng)研究所。(2)試劑及儀器。Lipofectamine 2000、pcDNA空質(zhì)粒,pcDNA+CMTM6質(zhì)粒、CMTM6?WT、CMTM6?MUT、miR-124mimic、miR-124mimic NC均購自廣州銳博生物科技有限公司;引物均由上海生工生物科技有限公司合成;RNA提取試劑盒、TIANScript cDNA第 一 條 鏈 合 成 試 劑 盒、2×Taq PCR MasterMix(上海TIANGEN生物技術(shù)有限公司,貨號分別為:DP419、KR104、KT201?02);一抗兔抗CMTM6、細胞表面程序性死亡蛋白配體1(cell surface programmed death protein ligand 1,PD?L1),β?actin一抗兔抗、二抗羊抗兔,CCK?8試劑盒(英國abcam公司,貨號分別為ab264067、ab205921、ab8227、ab6721、ab228554);雙熒光素酶報告基因檢測試劑盒(北京索萊寶科技有限公司,貨號:D0010);基質(zhì)膠(美國BD公司,貨號:354234)。實時熒光定量PCR(quantitative real?time PCR,qPCR)儀(美國ABI公司,型號:7500);全自動凝膠成像分析系統(tǒng)(上海Tanon科技有限公司,型號:Tanon 5200);Transwell小室(美國Corning公司,型號:3412)。
1.2 方法
1.2.1 細胞培養(yǎng)SHG?44用10%胎牛血清RPMI?1640培養(yǎng)液培養(yǎng),U87、U251、A172均用10%胎牛血清DMEM高糖培養(yǎng)液培養(yǎng),OLN93用10%胎牛血清DMEM低糖培養(yǎng)液培養(yǎng)。各細胞均置于37℃、5%CO2孵箱中培養(yǎng),待細胞密度達85%時,收集對數(shù)生長期細胞用于實驗。
1.2.2 qPCR法檢測細胞中miR-124、CMTM6mRNA表達水平取2×105個/mL細胞接種至6孔板中,待細胞密度至80%,采用qPCR檢測細胞中miR-124、CMTM6mRNA表達水平。引物序列見表1。RNA提取試劑盒提取總RNA,cDNA第一條鏈合成試劑盒反轉(zhuǎn)錄成cDNA。qPCR上樣體系20 μL,包括2×SYBR qPCR Mix 10μL、cDNA(50 mg/L)1μL、上下游引物(10μmol/L)各0.5μL、ddH2O 8μL;反應(yīng)條件:94℃60 s;95℃30 s,60℃45 s,40個循環(huán)。2?ΔΔCt法計算miR-124、CMTM6相對表達水平。
Tab.1 qPCR primer sequence表1 qPCR引物序列
1.2.3 蛋白免疫印跡(Western blot)實驗檢測細胞中CMTM6蛋白表達水平取2×105個/mL細胞接種至6孔板中,待細胞密度至85%,蛋白裂解液冰上裂解,經(jīng)4℃、10 000×g離心20 min后收集總蛋白。凝膠電泳分離蛋白質(zhì)、NC膜轉(zhuǎn)膜;5%脫脂奶粉室溫封閉2 h;對應(yīng)加入一抗CMTM6(1∶100 000)、β?actin(1∶10 000),4℃孵育過夜;加入對應(yīng)羊抗兔二抗(1∶10 000),室溫孵育1 h;DAB顯色試劑盒避光顯色,全自動凝膠成像分析系統(tǒng)拍照和定量分析,Image J分析灰度值,CMTM6蛋白相對表達量=CMTM6灰度值/β?actin灰度值。
1.2.4 雙熒光素酶報告基因?qū)嶒炶b定miR-124與CMTM6的靶向關(guān)系miRTarBase預(yù)測miR-124與CMTM6結(jié)合位點,將包含miR-124可能結(jié)合位點的CMTM6完整的3'UTR連接至pGL3 promotor載體,突變CMTM6與miR-124結(jié)合位點序列,得到野生型/突變型熒光素酶報告載體CMTM6?WT/CMTM6?MUT,將構(gòu)建好的CMTM6?WT/CMTM6?MUT分別與miR-124mimic或miR-124mimic NC共轉(zhuǎn)染實驗細胞,處理48 h后采用雙熒光素酶報告基因檢測試劑盒檢測各組熒光素酶相對活性,驗證miR-124與CMTM6的靶向關(guān)系。
1.2.5 細胞分組及處理qPCR法擴增CMTM6(NM_017801.3)基因開放閱讀框(open reading frame,ORF),PCR純化后連接至表達載體pcDNA 3.1上,重命名為pcDNA+CMTM6;細胞接種至6孔板中,待細胞密度至70%時,參照Lipofectamine 2000說 明書 將miR-124mimic NC、miR-124mimic、pcDNA、pcDNA+CMTM6轉(zhuǎn)染于細胞中,處理6 h后更換為完全培養(yǎng)液繼續(xù)培養(yǎng)48 h進行實驗。實驗分為mimic NC組、miR-124mimic組、miR-124mimic+pcDNA組、miR-124mimic+CMTM6組。
1.2.6 qPCR法檢測各組細胞中miR-124、CMTM6mRNA水平按1.2.5方法處理各組細胞,按1.2.2方法檢測細胞中miR-124、CMTM6mRNA水平。
1.2.7 CCK?8檢測各組細胞增殖情況各組細胞按密度1.0×104個/孔接種于96孔板中,培養(yǎng)0、24、48、72、96 h,參照CCK?8說明書操作加入CCK?8在37℃5%CO2培養(yǎng)箱中孵育1~4 h,酶標(biāo)儀檢測450 nm下各孔細胞光密度(OD)值,每組6個復(fù)孔,實驗重復(fù)4次。
1.2.8 Transwell檢測各組細胞侵襲和遷移情況收集1.2.5處理后的各組細胞后用不含胎牛血清DMEM稀釋細胞至1.0×104個/mL,取500μL置于小室上層,小室下層加500μL含10%胎牛血清DMEM培養(yǎng)液,置于37℃、5%CO2培養(yǎng)箱中培養(yǎng)48 h,經(jīng)95%甲醇固定15 min、0.1%結(jié)晶紫染色5 min,拍照后計數(shù)每個視野的細胞數(shù)量,檢測細胞遷移情況。每個小室選上、下、左、右、中5個視野計數(shù),取平均值為遷移細胞數(shù)量。細胞遷移檢測中Transwell小室經(jīng)基質(zhì)膠上下包被,可檢測細胞侵襲情況。
1.2.9 劃痕實驗檢測各組細胞遷移情況按1.2.5方法處理各組細胞,待細胞密度至90%時,200μL槍頭劃痕,顯微鏡下拍照,將細胞置于37℃、5%CO2孵箱中培養(yǎng)48 h,再次在顯微鏡下拍照。Image J軟件分析劃痕灰度值,遷移愈合率=(0 h灰度值?48 h灰度值)/0 h灰度值×100%。
1.2.10 Western blot實驗檢測各組細胞中CMTM6、PD?L1蛋白表達水平按1.2.5方法處理各組細胞,按1.2.3方法檢測各組細胞中CMTM6、PD?L1蛋白表達水平。
1.3 統(tǒng)計學(xué)方法采用SPSS 25.0軟件進行數(shù)據(jù)分析,計量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差(±s)表示,多組間比較行單因素方差分析,組間多重比較行SNK?q檢驗;不同時點多組間比較采用重復(fù)測量設(shè)計的方差分析。P<0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。
2.1 5種細胞中miR-124、CMTM6的表達情況比較與OLN93相比,SHG?44、U87、U251、A172細胞中miR-124表達水平降低,CMTM6 mRNA和蛋白表達水平升高(P<0.05),見圖1、表2。選擇U251細胞進行后續(xù)實驗。
Fig.1 Expressions of CMTM6 protein in 5 kinds of cells圖1 5種細胞中CMTM6蛋白的表達情況
Tab.2 Comparison of mRNA and protein levels of miR-124 and CMTM6 between five kinds of cells表2 5種細胞中miR-124、CMTM6 mRNA和蛋白表達水平比較 (n=6,x±s)
2.2 雙熒光素酶報告基因?qū)嶒烌炞C靶向關(guān)系miRTarBase預(yù)測發(fā)現(xiàn)miR-124與CMTM6存在結(jié)合位點,見圖2。miR-124mimic NC+CMTM6?WT、miR-124mimic+CMTM6?WT、miR-124mimic NC+CMTM6?MUT和miR-124mimic+CMTM6?MUT共轉(zhuǎn)染細胞熒光素酶相對活性分別為0.99±0.11、0.42±0.05、1.01±0.08和1.00±0.09,組間差異有統(tǒng)計學(xué)意義(F=69.416,P<0.05),其中miR-124mimic+CMTM6?WT共轉(zhuǎn)染細胞熒光素酶相對活性較miR-124mimic NC+CMTM6?WT降低(P<0.05),而miR-124mimic NC+CMTM6?MUT與miR-124mimic+CMTM6?MUT共轉(zhuǎn)染細胞熒光素酶相對活性差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。證明CMTM6序列上存在miR-124特異性結(jié)合位點。
Fig.2 miRTarBase predicts the specific binding site of miR-124 and CMTM6圖2 miRTarBase預(yù)測miR-124與CMTM6的特異性結(jié)合位點
2.3miR-124對細胞中CMTM6mRNA表達水平的影響miR-124mimic組、miR-124mimic+pcDNA組細胞中miR-124表達水平高于mimic NC組和miR-124mimic+CMTM6組,CMTM6mRNA表達水平低于mimic NC組 和miR-124mimic+CMTM6組(P<0.05),見表3。
2.4miR-124對細胞增殖的影響4組0 h時細胞OD450差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05);miR-124mimic組和miR-124mimic+pcDNA組24、48、72、96 h時細胞OD450均低于mimic NC組和miR-124mimic+CMTM6組(P<0.05),見表4。
Tab.3 Comparison of miR-124 and CMTM6 mRNA expression levels between the 4 groups表3 4組細胞中miR-124、CMTM6 mRNA表達水平比較(n=6,x±s)
2.5miR-124對細胞侵襲的影響mimic NC組、miR-124mimic組、miR-124mimic+pcDNA組、miR-124mimic+CMTM6組細胞侵襲個數(shù)分別為(53.47±4.19)、(18.69±3.17)、(17.48±4.13)、(45.67±6.16)個。miR-124mimic組 和miR-124mimic+pcDNA組 侵 襲細胞數(shù)量低于mimic NC組、miR-124mimic+CMTM6組(F=99.018,n=6,P<0.05),見圖3。
2.6miR-124對細胞遷移的影響miR-124mimic組和miR-124mimic+pcDNA組遷移細胞數(shù)量和遷移愈合率低于mimic NC組和miR-124mimic+CMTM6組(P<0.05),見圖4、5,表5。
2.7miR-124對細胞中CMTM6、PD?L1蛋白表達水平的影響miR-124mimic組和miR-124mimic+pcDNA組細胞中CMTM6、PD?L1蛋白表達水平低于mimic NC組 和miR-124mimic+CMTM6組(P<0.05),見圖6、表6。
膠質(zhì)瘤特別是腦膠質(zhì)瘤的發(fā)病率在顱內(nèi)腫瘤中居于首位,且近幾年發(fā)病呈年輕化趨勢;膠質(zhì)瘤細胞具有無限增殖能力,且侵襲、遷移性強,常規(guī)手術(shù)切除、放療、化療后效果不明顯,給治療造成一定困難[6]。目前靶向治療已成為研究新熱點,具有特異性強、靶向精準(zhǔn)且療效好、不良反應(yīng)小等優(yōu)勢,可改善預(yù)后,提高生存率[7]。
miR-124作為中樞神經(jīng)系統(tǒng)含量較多的miRNA,在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中高表達,可促進神經(jīng)元生成、促進海馬軸突發(fā)生和視網(wǎng)膜錐存活、調(diào)節(jié)小膠質(zhì)細胞活化等[8]。miR-124在膠質(zhì)瘤中低表達,可參與膠質(zhì)瘤細胞的增殖、遷移、侵襲等過程[9],但其分子機制尚不完全明確。本研究結(jié)果顯示,與OLN93相比,SHG?44、U87、U251、A172細胞中miR-124表達水平降低,CMTM6 mRNA和蛋白表達水平升高,其中以在U251細胞中的作用較明顯,因此選擇在U251中驗證miR-124功能。本研究結(jié)果顯示,與mimic NC組 相 比,miR-124mimic組 和miR-124mimic+pcDNA組24、48、72、96 h時細胞OD450降低,細胞侵襲、遷移數(shù)量下降,提示miR-124在膠質(zhì)瘤中可能作為保護因子抑制細胞增殖、侵襲和遷移。miRNA作為分子靶標(biāo),上調(diào)腫瘤抑制物miRNA水平可治療疾病,且功效較明顯[10]。miR-124在膠質(zhì)瘤中可能作為腫瘤抑制物發(fā)揮作用。有研究顯示,在視網(wǎng)膜母細胞瘤中miR-485表達明顯下調(diào),過表達miR-485,在體外可抑制視網(wǎng)膜母細胞瘤細胞增殖、誘導(dǎo)凋亡、減弱細胞遷移和侵襲,在體內(nèi)可抑制視網(wǎng)膜母細胞瘤細胞的生長,且miR-485可通過直接靶向Wnt3a信號通路發(fā)揮上述功能[11]。另有研究顯示,miRNA失調(diào)與神經(jīng)膠質(zhì)瘤的進展密切相關(guān),上調(diào)miR-524可抑制膠質(zhì)瘤細胞系的葡萄糖攝取,以及細胞增殖、遷移和侵襲,為膠質(zhì)瘤患者提供潛在治療靶點[12]。
Tab.4 Comparison of OD450 between the 4 groups表4 4組細胞OD450比較 (n=6,x±s)
Fig.5 Cell migration in 4 groups detected by scratch test圖5 劃痕實驗檢測4組細胞遷移情況
Tab.5 Comparison of cell migration between the 4 groups表5 4組細胞遷移情況比較(n=6,x±s)
Fig.6 Expressions of CMTM6 and PD?L1 proteins in the 4 groups of cells圖6 4組細胞中CMTM6、PD?L1蛋白表達情況
Tab.6 Comparison of protein levels of CMTM6 and PDL1 between the 4 groups表6 4組細胞中CMTM6、PD-L1蛋白表達水平比較(n=6,x±s)
miRNA的靶向治療可調(diào)控多種靶基因生物學(xué)功能,有望成為今后靶向治療的方向,且已應(yīng)用于多種惡性腫瘤[11]。miRTarBase預(yù)測發(fā)現(xiàn)miR-124與CMTM6存在結(jié)合位點,且經(jīng)雙熒光素酶靶向關(guān)系驗證。CMTM6是一種廣泛表達蛋白,在膜蛋白轉(zhuǎn)運中發(fā)揮功能,在穿膜蛋白和分泌蛋白中起核心作用,可作為膠質(zhì)瘤的診斷指標(biāo)[12?13]。本研究結(jié)果顯示,miR-124mimic組和miR-124mimic+pcDNA組U251細胞中CMTM6 mRNA和蛋白表達水平低于mimic NC組,而miR-124mimic+CMTM6組CMTM6mRNA和蛋白表達水平高于miR-124mimic組和miR-124mimic+pcDNA組,提示miR-124可能通過CMTM6發(fā)揮抑制U251細胞增殖、遷移、侵襲的作用,驗證了miR-124可靶向CMTM6發(fā)揮功能。
有研究發(fā)現(xiàn),CMTM6可通過穩(wěn)定PD-L1的表達而改善腫瘤患者的預(yù)后[14?15]。PD-L1作為當(dāng)前研究的熱門基因,在各種實體瘤中過度或激活表達可破壞T細胞的免疫監(jiān)視,在膠質(zhì)瘤中PD-L1過表達并與程序性死亡受體1結(jié)合產(chǎn)生免疫抑制信號,影響T細胞對腫瘤的殺傷功能,實現(xiàn)腫瘤的免疫逃逸[16]。本研究結(jié)果顯示,miR-124mimic組和miR-124mimic+pcDNA組細胞中PD?L1蛋白表達水平低于mimic NC組,miR-124mimic+CMTM6組細胞中PD?L1蛋白表達水平高于miR-124mimic組和miR-124mimic+pcDNA組,提示上調(diào)miR-124的表達可以靶向下調(diào)CMTM6的表達,降低PD?L1的穩(wěn)定表達,降低免疫抑制信號通路發(fā)揮作用,促進T細胞殺傷腫瘤細胞,抑制疾病進展。
綜上所述,高表達miR-124可下調(diào)CMTM6表達,從而下調(diào)PD?L1表達,進而抑制細胞侵襲、遷移過程,為miR-124在膠質(zhì)瘤中靶向治療提供一定參考依據(jù)。但miR-124下游存在其他靶向基因,亦可能影響膠質(zhì)瘤侵襲、遷移過程,尚待進一步研究驗證。
Fig.3 Cell invasion in 4 groups(crystal violet stain,×200)圖3 4組細胞侵襲情況(結(jié)晶紫染色,×200)
Fig.4 The cell migration in the 4 groups detected by Transwell method(crystal violet stain,×200)圖4 Transwell檢測4組細胞遷移情況(結(jié)晶紫染色,×200)