干擾Hela細胞TPX2基因?qū)毎钚约捌浞暖熋舾行缘挠绊懷芯?/h1>
2021-08-28 01:09:40祁小麗王玉婷
河北醫(yī)學(xué) 2021年8期
祁小麗， 王玉婷， 楊 杰
(新疆烏魯木齊市新疆維吾爾自治區(qū)人民醫(yī)院放療二科， 新疆 烏魯木齊 830001)
宮頸癌是女性生殖系統(tǒng)常見的惡性腫瘤之一，其發(fā)病率和死亡率均較高。目前，臨床上對中晚期宮頸癌主要是放射治療，治療早期能夠取得較好的療效，但后期隨著放療劑量的累積，可出現(xiàn)宮頸癌細胞對放療敏感性降低的現(xiàn)象，影響治療效果與預(yù)后[1]。Xklp2靶蛋白(targeting protein for Xklp2，TPX2)與細胞周期進展密切相關(guān)，可有效調(diào)控細胞周期相關(guān)蛋白，在維持有絲分裂穩(wěn)態(tài)的過程中起著重要作用[2]。TPX2在多種惡性腫瘤疾病中存在高表達的現(xiàn)象，該表達與細胞的異質(zhì)性具有較高的相關(guān)性[3]。本研究旨在通過沉默宮頸癌細胞的TPX2基因探討其對宮頸癌細胞活性及放療敏感性的影響。
1 資料與方法
1.1細胞、試劑及儀器：宮頸癌細胞(Hela細胞系)購自上海弘順生物科技有限公司，質(zhì)粒載體來源于上?？吕咨锟萍加邢薰?，逆轉(zhuǎn)錄-聚合酶鏈反應(yīng)(RT-PCR)試劑盒、cDNA逆轉(zhuǎn)錄試劑盒來源于杭州弗德生物科技有限公司，蛋白質(zhì)印跡法(Western Blot)試劑盒來源于蘇州泓迅生物科技有限公司，TPX2的兔抗人抗體、羊抗兔抗體來源于南京霆瑞生物科技有限公司，Transwell小室來源于山東維真生物科技有限公司，CCK-8試劑盒來源于廣州鼎國生物技術(shù)有限公司，細胞培養(yǎng)箱、培養(yǎng)液來源于美國康寧生物科技有限公司，聚合酶鏈反應(yīng)(PCR)儀來源于美國應(yīng)用生物系統(tǒng)有限公司，流式細胞儀來源于美國艾森生物科技有限公司。
1.2細胞培養(yǎng)、TPX2基因的干擾及分組：將宮頸癌Hela細胞系置于37℃、5% CO2、飽和濕度的環(huán)境中，在含10%胎牛血清的RPMI1640培養(yǎng)基中培養(yǎng)。穩(wěn)定傳代3代以上，取對數(shù)生長期細胞進行研究，依據(jù)對載體的處理方式分為干擾組、陰性對照組(NC組)、空白對照組(CON組)，各自采取不同的處理手段。①干擾組：利用電穿孔法進行TPX2基因的定向敲除[4]，將宮頸癌Hela細胞制備細胞懸液，將30～50μg線性化的載體DNA加入懸液，于230V、300μF的環(huán)境下定向穿孔敲除TPX2基因，繼續(xù)培養(yǎng)48h備用。②NC組：對TPX2基因之外的無關(guān)序列采用相同的定向敲除方法。③CON組：不采用任何基因敲除方法，載體處理完畢后各自轉(zhuǎn)染宮頸癌Hela細胞。
1.3宮頸癌Hela細胞中TPX2 mRNA和蛋白表達的檢測：Hela細胞1×106個去掉培養(yǎng)基后，用PBS洗滌3次后，采用TRIZOL試劑盒提取總RNA，逆轉(zhuǎn)錄呈cDNA，采用實時熒光定量PCR法檢測TPX2的相對表達量。TPX2的引物序列：F：5′-ATGGTTTGAGGAGAAGGCCA-3′,R：5′-TATGGCTGCCTCAACTTCCA-3′，擴增產(chǎn)物大小為229bp。人GAPDH作為內(nèi)參，采用ΔΔCt法計算TPX2 mRNA的相對表達量。采用Western blot法檢測TPX2蛋白的表達，兔抗人TPX2多克隆抗體購自武漢博士德公司(A01610-1)，抗人GAPDH一抗和山羊抗兔二抗購自武漢博士德公司(BA1056)。
1.4宮頸癌Hela細胞增殖能力的檢測：將各組細胞以1×105/mL的密度接種于96孔板中，每孔100μL，置于細胞培養(yǎng)箱中分別培養(yǎng)0h、24h、48h、72h、96h，培養(yǎng)結(jié)束前4h向每孔中加入CCK-8溶液10μL，繼續(xù)培養(yǎng)4h后于光度計450nm波長處測定吸光值，擬制細胞生長曲線。
1.5宮頸癌Hela細胞遷移能力的檢測：將細胞以5×105/mL的密度接種于Transwell上室，每室100μL，下室中加入培養(yǎng)基培養(yǎng)24h。培養(yǎng)結(jié)束后移除剩余培養(yǎng)基及未遷移的細胞，固定下室細胞，滴入結(jié)晶紫液，記錄遷移細胞的數(shù)目。
1.6宮頸癌Hela細胞周期占比的檢測：各組細胞培養(yǎng)48h后利用胰酶消化，隨后離心、洗滌、固定。對細胞進行染色標記，置入流式細胞檢測管，結(jié)合配套軟件測定并分析細胞周期中各期占比，包括G0/G1期、S期及G2/M期等。
1.7宮頸癌Hela細胞放療敏感性的檢測：采用克隆形成實驗，L-Q線性平方模型曲線擬合。6孔板按照每孔接種500個細胞，接種12h后，按照梯度劑量0Gy、2Gy、4Gy、6Gy、8Gy、10Gy給予一次性照射，照射后在細胞培養(yǎng)箱中培養(yǎng)14d，去掉細胞培養(yǎng)基，PBS洗滌3次后，1%的結(jié)晶紫染色30min，自來水沖洗干凈，拍照，照片采用IMAGE PRO plus計算克隆數(shù)。存活率=克隆數(shù)/接種細胞數(shù)，存活分數(shù)=存活率/0劑量存活率，以梯度劑量對應(yīng)的存活分數(shù)模擬曲線S=e^(αd+βd2)，計算α/β值。
2 結(jié) 果
2.1TPX2 mRNA及蛋白質(zhì)的相對表達水平：三組間TPX2 mRNA的相對表達量差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)。與CON組相比，NC組細胞的TPX2 mRNA相對表達量無明顯變化(P>0.05)；與CON組及NC組相比較，干擾組細胞的TPX2 mRNA相對表達量明顯降低(P<0.05)。三組間TPX2 蛋白的相對表達水平差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)，與CON組相比較，NC組細胞的TPX2蛋白相對表達水平無明顯變化(P>0.05)；與CON組及NC組相比較，干擾組細胞的TPX2蛋白質(zhì)的相對表達水平明顯降低(P<0.05)(見圖1)。
圖1 TPX2基因mRNA及其蛋白的表達
2.2TPX2基因干擾對于宮頸癌Hela細胞增殖能力的影響：隨著培養(yǎng)時間的延長，三組細胞的細胞活性均呈升高趨勢，但自48h開始干擾組細胞的細胞活性在各個時間點均明顯低于NC組(P<0.05)，而NC組與CON組的細胞活性在各時間點無明顯改變(P>0.05)(見圖2)。
圖2 TPX2基因干擾對于宮頸癌Hela細胞增殖能力的影響
2.3TPX2基因干擾對于宮頸癌Hela細胞遷移能力的影響：與CON組(35.78±2.19)相比，NC組的遷移細胞數(shù)(36.44±1.63)無明顯變化。與NC組(36.44±1.63)及CON組比，干擾組細胞的遷移細胞數(shù)(22.47±2.19)明顯減少(P<0.05)(見圖3)。
圖3 TPX2基因干擾對于宮頸癌Hela細胞遷移能力的影響
2.4TPX2基因干擾對于宮頸癌Hela細胞周期占比的影響：三組的G0/G1期、G2/M期及S期的細胞周期占比組間差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)。與NC組相比，干擾組細胞的S及G2/M期細胞占比明顯增多，而G0/G1期細胞占比明顯減少(P<0.05)。而與CON組相比，NC組的上述指標無明顯改變(P>0.05)。(見圖4、表1)。
圖4 TPX2基因干擾對于宮頸癌Hela細胞周期占比的影響
表1 TPX2基因干擾對于宮頸癌Hela細胞周期占比的影響(%)
2.5TPX2基因干擾對于宮頸癌Hela細胞放療敏感性的影響：CON組和干擾組放療后克隆形成(見圖5)，克隆形成率(見表2)。結(jié)果顯示，隨著放療劑量的提升，干擾組的生存率逐步低于CON組。與CON組相比，干擾組細胞在放療劑量為4Gy、6Gy、8Gy、10Gy的生存率降低(P<0.05)。LQ曲線擬合分析(見圖6)，干擾組α=0.14，β=0.021，L-Q方程Y=e-(0.14d+0.021*d2)(R2=0.996)，α/β=6.6；CON組α=0.088，β=0.0215，L-Q方程Y=e-(0.088d+0.0215*d2)(R2=0.995)，α/β=4.09。
表2 放療后克隆形成率情況
圖5 CON組和干擾組放療后克隆形成
圖6 LQ曲線擬合分析
3 討 論
對于中晚期宮頸癌患者，首選同步放化療，總體療效較好，但腫瘤細胞對放療的敏感性可能存在劑量相關(guān)性，過高的照射劑量可能會降低腫瘤敏感性而影響療效[5,6]。TPX2是一種在細胞周期中發(fā)揮重要作用的物質(zhì)，其可能在肺癌、乳腺癌、肝癌等多種惡性腫瘤中存在高表達現(xiàn)象，且腫瘤的變異程度越高時表達越明顯。因此可考慮從抑制TPX2的角度治療惡性腫瘤，通過干擾抑制TPX2基因的表達，阻礙腫瘤細胞的過度增殖[7]。
干擾宮頸癌Hela細胞TPX2基因可干擾其表達，阻礙其增殖、遷移等細胞活性，有效提高宮頸癌Hela細胞的放療敏感性。TPX2基因可在宮頸癌的診治中發(fā)揮重要作用[8]：可利用TPX2的表達水平早期篩查宮頸癌，且有效評價宮頸癌的惡性程度。因此可考慮從基因水平抑制TPX2基因的表達，抑制細胞周期中蛋白的生成，阻滯腫瘤的生成與轉(zhuǎn)移，可作為針對性治療的有效靶點。因此，TPX2基因可作為宮頸癌臨床診治的重要方向之一。
本研究采用電穿孔法干擾TPX2基因的表達，檢測結(jié)果顯示干擾組細胞的TPX2 mRNA及蛋白質(zhì)表達水平均明顯降低，表明對Hela細胞中的TPX2基因已成功進行了干擾，可以進行后續(xù)研究。干擾TPX2基因的表達后宮頸癌細胞的增殖能力及遷移能力均受到抑制，這表明TPX2基因在宮頸癌細胞的增殖與遷移過程中有重要的促進作用，臨床上可以通過干擾TPX2基因的表達抑制宮頸癌的生長及轉(zhuǎn)移。此外，本研究還發(fā)現(xiàn)干擾TPX2基因的表達還能夠影響細胞周期，使處于S及G2/M期的宮頸癌細胞占比增多。這可能是由于TPX2蛋白可特異性結(jié)合紡錘體，促進動力蛋白吸附于微管結(jié)構(gòu)中，確保紡錘體結(jié)構(gòu)的延續(xù)性及功能的完整性[9]，與細胞周期關(guān)系密切，抑制TPX2基因的表達可中斷細胞周期，從而抑制腫瘤細胞的增殖[10]。研究表明，高表達TPX2可阻礙放療生成γ-H2AX，降低放療對腫瘤細胞的殺傷效果，而腫瘤細胞中TPX2蛋白含量降低時接受放療γ-H2AX的生成水平會明顯提高，γ-H2AX在接受放療后的存續(xù)時間可能與腫瘤細胞的放療敏感性密切相關(guān)[11]。本研究結(jié)果顯示，干擾TPX2基因的表達后宮頸癌細胞對于放療的敏感性明顯提高，這與以往的研究結(jié)果相吻合。
綜上所述，TPX2可作為宮頸癌基因診治的關(guān)鍵靶標。干擾TPX2基因可有效干擾TPX2基因的表達，阻礙宮頸癌Hela細胞的增殖、遷移等能力。干擾TPX2基因可有效提高宮頸癌Hela細胞的放療敏感性，增加療效并改善生存期。因此，從TPX2基因入手可考慮作為宮頸癌臨床診斷及救治的重要方向，但本研究納入的樣本量少，基因干擾成功率存在差異限制了研究的推廣，對于其他潛在基因靶標的研究較少，仍存在一些不足之處。后續(xù)還需進一步作長時程、大樣本量研究。
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1.5宮頸癌Hela細胞遷移能力的檢測：將細胞以5×105/mL的密度接種于Transwell上室，每室100μL，下室中加入培養(yǎng)基培養(yǎng)24h。培養(yǎng)結(jié)束后移除剩余培養(yǎng)基及未遷移的細胞，固定下室細胞，滴入結(jié)晶紫液，記錄遷移細胞的數(shù)目。
1.6宮頸癌Hela細胞周期占比的檢測：各組細胞培養(yǎng)48h后利用胰酶消化，隨后離心、洗滌、固定。對細胞進行染色標記，置入流式細胞檢測管，結(jié)合配套軟件測定并分析細胞周期中各期占比，包括G0/G1期、S期及G2/M期等。
1.7宮頸癌Hela細胞放療敏感性的檢測：采用克隆形成實驗，L-Q線性平方模型曲線擬合。6孔板按照每孔接種500個細胞，接種12h后，按照梯度劑量0Gy、2Gy、4Gy、6Gy、8Gy、10Gy給予一次性照射，照射后在細胞培養(yǎng)箱中培養(yǎng)14d，去掉細胞培養(yǎng)基，PBS洗滌3次后，1%的結(jié)晶紫染色30min，自來水沖洗干凈，拍照，照片采用IMAGE PRO plus計算克隆數(shù)。存活率=克隆數(shù)/接種細胞數(shù)，存活分數(shù)=存活率/0劑量存活率，以梯度劑量對應(yīng)的存活分數(shù)模擬曲線S=e^(αd+βd2)，計算α/β值。
2 結(jié) 果
2.1TPX2 mRNA及蛋白質(zhì)的相對表達水平：三組間TPX2 mRNA的相對表達量差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)。與CON組相比，NC組細胞的TPX2 mRNA相對表達量無明顯變化(P>0.05)；與CON組及NC組相比較，干擾組細胞的TPX2 mRNA相對表達量明顯降低(P<0.05)。三組間TPX2 蛋白的相對表達水平差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)，與CON組相比較，NC組細胞的TPX2蛋白相對表達水平無明顯變化(P>0.05)；與CON組及NC組相比較，干擾組細胞的TPX2蛋白質(zhì)的相對表達水平明顯降低(P<0.05)(見圖1)。
圖1 TPX2基因mRNA及其蛋白的表達
2.2TPX2基因干擾對于宮頸癌Hela細胞增殖能力的影響：隨著培養(yǎng)時間的延長，三組細胞的細胞活性均呈升高趨勢，但自48h開始干擾組細胞的細胞活性在各個時間點均明顯低于NC組(P<0.05)，而NC組與CON組的細胞活性在各時間點無明顯改變(P>0.05)(見圖2)。
圖2 TPX2基因干擾對于宮頸癌Hela細胞增殖能力的影響
2.3TPX2基因干擾對于宮頸癌Hela細胞遷移能力的影響：與CON組(35.78±2.19)相比，NC組的遷移細胞數(shù)(36.44±1.63)無明顯變化。與NC組(36.44±1.63)及CON組比，干擾組細胞的遷移細胞數(shù)(22.47±2.19)明顯減少(P<0.05)(見圖3)。
圖3 TPX2基因干擾對于宮頸癌Hela細胞遷移能力的影響
2.4TPX2基因干擾對于宮頸癌Hela細胞周期占比的影響：三組的G0/G1期、G2/M期及S期的細胞周期占比組間差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)。與NC組相比，干擾組細胞的S及G2/M期細胞占比明顯增多，而G0/G1期細胞占比明顯減少(P<0.05)。而與CON組相比，NC組的上述指標無明顯改變(P>0.05)。(見圖4、表1)。
圖4 TPX2基因干擾對于宮頸癌Hela細胞周期占比的影響
表1 TPX2基因干擾對于宮頸癌Hela細胞周期占比的影響(%)
2.5TPX2基因干擾對于宮頸癌Hela細胞放療敏感性的影響：CON組和干擾組放療后克隆形成(見圖5)，克隆形成率(見表2)。結(jié)果顯示，隨著放療劑量的提升，干擾組的生存率逐步低于CON組。與CON組相比，干擾組細胞在放療劑量為4Gy、6Gy、8Gy、10Gy的生存率降低(P<0.05)。LQ曲線擬合分析(見圖6)，干擾組α=0.14，β=0.021，L-Q方程Y=e-(0.14d+0.021*d2)(R2=0.996)，α/β=6.6；CON組α=0.088，β=0.0215，L-Q方程Y=e-(0.088d+0.0215*d2)(R2=0.995)，α/β=4.09。
表2 放療后克隆形成率情況
圖5 CON組和干擾組放療后克隆形成
圖6 LQ曲線擬合分析
3 討 論
對于中晚期宮頸癌患者，首選同步放化療，總體療效較好，但腫瘤細胞對放療的敏感性可能存在劑量相關(guān)性，過高的照射劑量可能會降低腫瘤敏感性而影響療效[5,6]。TPX2是一種在細胞周期中發(fā)揮重要作用的物質(zhì)，其可能在肺癌、乳腺癌、肝癌等多種惡性腫瘤中存在高表達現(xiàn)象，且腫瘤的變異程度越高時表達越明顯。因此可考慮從抑制TPX2的角度治療惡性腫瘤，通過干擾抑制TPX2基因的表達，阻礙腫瘤細胞的過度增殖[7]。
干擾宮頸癌Hela細胞TPX2基因可干擾其表達，阻礙其增殖、遷移等細胞活性，有效提高宮頸癌Hela細胞的放療敏感性。TPX2基因可在宮頸癌的診治中發(fā)揮重要作用[8]：可利用TPX2的表達水平早期篩查宮頸癌，且有效評價宮頸癌的惡性程度。因此可考慮從基因水平抑制TPX2基因的表達，抑制細胞周期中蛋白的生成，阻滯腫瘤的生成與轉(zhuǎn)移，可作為針對性治療的有效靶點。因此，TPX2基因可作為宮頸癌臨床診治的重要方向之一。
本研究采用電穿孔法干擾TPX2基因的表達，檢測結(jié)果顯示干擾組細胞的TPX2 mRNA及蛋白質(zhì)表達水平均明顯降低，表明對Hela細胞中的TPX2基因已成功進行了干擾，可以進行后續(xù)研究。干擾TPX2基因的表達后宮頸癌細胞的增殖能力及遷移能力均受到抑制，這表明TPX2基因在宮頸癌細胞的增殖與遷移過程中有重要的促進作用，臨床上可以通過干擾TPX2基因的表達抑制宮頸癌的生長及轉(zhuǎn)移。此外，本研究還發(fā)現(xiàn)干擾TPX2基因的表達還能夠影響細胞周期，使處于S及G2/M期的宮頸癌細胞占比增多。這可能是由于TPX2蛋白可特異性結(jié)合紡錘體，促進動力蛋白吸附于微管結(jié)構(gòu)中，確保紡錘體結(jié)構(gòu)的延續(xù)性及功能的完整性[9]，與細胞周期關(guān)系密切，抑制TPX2基因的表達可中斷細胞周期，從而抑制腫瘤細胞的增殖[10]。研究表明，高表達TPX2可阻礙放療生成γ-H2AX，降低放療對腫瘤細胞的殺傷效果，而腫瘤細胞中TPX2蛋白含量降低時接受放療γ-H2AX的生成水平會明顯提高，γ-H2AX在接受放療后的存續(xù)時間可能與腫瘤細胞的放療敏感性密切相關(guān)[11]。本研究結(jié)果顯示，干擾TPX2基因的表達后宮頸癌細胞對于放療的敏感性明顯提高，這與以往的研究結(jié)果相吻合。
綜上所述，TPX2可作為宮頸癌基因診治的關(guān)鍵靶標。干擾TPX2基因可有效干擾TPX2基因的表達，阻礙宮頸癌Hela細胞的增殖、遷移等能力。干擾TPX2基因可有效提高宮頸癌Hela細胞的放療敏感性，增加療效并改善生存期。因此，從TPX2基因入手可考慮作為宮頸癌臨床診斷及救治的重要方向，但本研究納入的樣本量少，基因干擾成功率存在差異限制了研究的推廣，對于其他潛在基因靶標的研究較少，仍存在一些不足之處。后續(xù)還需進一步作長時程、大樣本量研究。
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