張 鵬,張 鑫,朱緒輝,李 濤,韓修武
膀胱癌是常見的泌尿系統(tǒng)腫瘤[1],每年導致全球約15萬人死亡[2],其發(fā)生于尿路上皮細胞,因此主要發(fā)病類型為膀胱尿路上皮癌(bladder urothelial carcinoma, BLCA),占比超過90%[3]。盡管目前BLCA有多種治療方法,但效果欠佳,預后較差[2,4-5],因此迫切需要研發(fā)有效的藥物治療。
RecQ家族主要參與DNA修復、重組、復制及轉(zhuǎn)錄等生理學過程[6-7],其中BLM、WRN及RECQL4基因突變與Bloom、Werner和Rothmund-Thomson(RTS)相關(guān)[8-9]。BLM在同源重組修復、端粒維持和DNA復制等生理過程中起作用[10]。近期的研究發(fā)現(xiàn),BLM參與端粒的延長,使用BLM抑制劑能有效抑制端粒延長,導致細胞凋亡或衰老[11]。在前列腺癌中干擾BLM表達可促進細胞凋亡,抑制細胞增殖,從而減緩疾病進程[12]。但目前關(guān)于BLM在膀胱癌中作用的研究較少,本研究在體外以膀胱癌T24細胞系為研究對象,探究敲減BLM對細胞增殖和凋亡的影響。
1.1細胞培養(yǎng) 人正常膀胱上皮永生化細胞SV-HUC-1(對照組)、T24細胞系(膀胱癌細胞系)均從ATCC購買,于本實驗室傳代、保存。培養(yǎng)基分別選擇Ham's F-12K(10%胎牛血清)和Macoy 5A(10%胎牛血清),培養(yǎng)條件為37 ℃、5% CO2,當細胞匯集率達到80%~90%時傳代。
1.2主要試劑和儀器 sh-BLM和sh-NC購自中國上海基因化學有限公司;Ham's F-12K、Macoy 5A培養(yǎng)基及胎牛血清(Gibco公司);Annexin V-FITC/PI細胞凋亡檢測試劑盒(Abcam);兔抗人anti-β-Actin和BLM抗體分別購于Santa Cruz和CST公司;蛋白酶抑制劑購自Sigma公司;RIPA緩沖液和BCA Kit購自Thermo公司;TRIzol?試劑購自Invitrogen公司;MTT細胞增殖試劑盒購自Abcam公司;碘化丙啶(PI)購自Sigma-Aldrich,USA。流式細胞儀購自BD公司;二氧化碳(CO2)培養(yǎng)箱和超潔凈工作臺購自Thermo公司;蛋白電泳系統(tǒng)購自Invitrogen公司。
1.3方法
1.3.1GEPIA數(shù)據(jù)庫:使用GEPIA(http://gepia.cancer-pku.cn)數(shù)據(jù)庫分析BLM在BLCA中的轉(zhuǎn)錄水平[13]。進入數(shù)據(jù)庫后在“Gene Expression Profile”中輸入“BLM”;“Cancer name”選擇“BLCA”;“Matched Normal data”選擇“Match TCGA normal and GTEx data”;最后點擊“Plot”,完成BLCA與非BLCA中BLM表達水平差異對比。非BLCA組28例,BLCA組404例。為進一步分析BLM在膀胱癌不同亞型中表達情況,比較了乳頭狀BLCA和非乳頭狀BLCA中BLM與非BLCA組的差異。
1.3.2T24細胞轉(zhuǎn)染:實驗共分為T24組(未轉(zhuǎn)染)、T24+sh-NC組(轉(zhuǎn)染sh-NC)、T24+shBLM組(轉(zhuǎn)染sh-BLM)。轉(zhuǎn)染過程如下:將短發(fā)夾RNA靶向BLM(sh-BLM)或非靶向序列對照(sh-NC)經(jīng)LipofectamineTM2000轉(zhuǎn)染T24細胞。sh-BLM(中國上?;蚧瘜W有限公司)基因序列為5'-AAGGAAGTTGTATGCACTA-3';sh-NC: 5 '-ACGGAGGCTAAGCGTCGCAA-3'。轉(zhuǎn)染效力采用RT-qPCR驗證。
1.3.3RT-qPCR檢測:用TRIzol?試劑從組織或細胞中提取總RNA,采用STBR Green法檢測BLM基因表達。PCR引物如下:BLM正向5'-GGATCCTGGTCCGC-3',反向5'-CCTCAGTCAAATTT GCTCG-3';β-actin正向5'-TGACGTGGACATCCGAAG-3',反向5'-TCTTCATTGCTGGTGCC-3'。PCR循環(huán)條件如下:在95 ℃處初始變性15 min,然后采用兩步PCR程序,在95 ℃處變性10 s,在60 ℃處退火/延伸32 s,共40個循環(huán)。所有樣本以β-actin為內(nèi)參,采用2-ΔΔCt法進行分析。
1.3.4Western blot檢測: 細胞中加入RIPA緩沖液,震蕩后室溫靜置10 min,離心取上清即為粗體蛋白溶液。BCA試劑盒測定蛋白質(zhì)濃度。取30 μg蛋白在12.5% SDS-PAGE凝膠上跑膠,并將分離的蛋白條帶轉(zhuǎn)移到硝酸纖維素膜(NC)上。隨后將膜放入一抗[BLM(1∶1000)、β-actin(1∶2500)]中孵育過夜,清洗后加入二抗(1∶2000)孵育1 h,再次清洗后加入顯色液,掃膠儀中掃描拍照,以β-actin作為內(nèi)參,計算BLM表達量。
1.3.5MTT比色法: 在96孔板中每孔分別接種3×103個T24膀胱癌細胞,培養(yǎng)48 h后,經(jīng)MTT檢測細胞存活率。在實驗終止前4 h加入5 mg/ml MTT溶液10 μl,孵育4 h后,在每孔中沿孔壁加入150 μl DMSO,震蕩或吹打混勻后檢測OD 490吸光度。
1.3.6流式細胞儀檢測:細胞用0.05%胰蛋白酶進行消化,PBS充分清洗3次,每次2 min。然后用結(jié)合緩沖液重懸浮1×106個細胞,并在室溫下與5 μl Annexin V-FITC和10 μl PI 一起避光孵育15 min,隨后上機檢測。
2.1BLCA腫瘤組織中BLM表達水平比較 與非BLCA組比較,BLCA組腫瘤組織中BLM表達水平顯著上調(diào)(P<0.01),其轉(zhuǎn)錄水平是對照組的2.4倍。按照BLCA分型進一步分析,乳頭狀BLCA和非乳頭狀BLCA BLM mRNA表達水平均高于非BLCA組(P<0.01)。見圖1。
圖1 BLCA與非BLCA患者BLM表達水平比較紅色為BLCA組;灰色為非BLCA組;A.BLCA與非BLCA BLM轉(zhuǎn)錄水平;B.非乳頭狀BLCA與非BLCA轉(zhuǎn)錄水平;C.乳頭狀BLCA與非BLCA BLM轉(zhuǎn)錄水平;BLCA為膀胱尿路上皮癌,BLM為Bloom綜合征解旋酶;與非BLCA組比較,aP<0.01
2.2T24細胞中BLM轉(zhuǎn)錄水平比較 T24細胞中BLM mRNA相對表達水平高于對照組,差異有統(tǒng)計學意義(P<0.01)。見圖2。
圖2 對照組和膀胱癌細胞系組BLM表達水平比較對照組為SV-HUC-1;SV-HUC-1為人正常膀胱上皮永生化細胞,BLM為Bloom綜合征解旋酶;與對照組比較,aP<0.01
2.3敲減BLM對BLM表達水平的影響 T24+sh-NC組與T24組BLM mRNA表達水平比較差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05);T24+sh-BLM組BLM mRNA表達水平明顯低于T24組,差異有統(tǒng)計學意義(P<0.01)。見圖3。
圖3 各組T24細胞系中BLM mRNA表達水平比較T24+sh-NC組為T24細胞轉(zhuǎn)染sh-NC,T24+shBLM組為T24細胞轉(zhuǎn)染sh-BLM;BLM為Bloom綜合征解旋酶;與T24組比較,aP<0.01
2.4敲低BLM對T24細胞增殖能力的影響 T24+sh-NC組與T24組細胞增殖能力比較差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05);T24+sh-BLM組細胞增殖能力明顯低于T24組,差異有統(tǒng)計學意義(P<0.01)。見圖4。
圖4 各組T24細胞增殖能力比較T24+sh-NC組為T24細胞轉(zhuǎn)染sh-NC,T24+shBLM組為T24細胞轉(zhuǎn)染sh-BLM;BLM為Bloom綜合征解旋酶;與T24組比較,aP<0.01
2.5敲減BLM對T24細胞凋亡的影響 T24+sh-NC組與T24組細胞凋亡水平比較差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05); T24+sh-BLM組細胞凋亡率顯著高于T24組(P<0.01)。見圖5。
圖5 各組T24細胞凋亡水平比較BT24+sh-NC組為T24細胞轉(zhuǎn)染sh-NC,T24+shBLM組為T24細胞轉(zhuǎn)染sh-BLM;BLM為Bloom綜合征解旋酶;與T24組比較,aP<0.01
既往研究發(fā)現(xiàn),乳腺癌、前列腺癌、肺癌和胃癌等中存在BLM基因高表達,降低其表達或生理活性是有效抑制腫瘤細胞增殖的手段[14]。在前列腺癌PC3細胞中也發(fā)現(xiàn)相同的現(xiàn)象,沉默BLM顯著抑制了細胞的增殖,并促進了細胞凋亡[12],還提高了絲裂霉素C的敏感性[15]。
本研究通過GEPIA數(shù)據(jù)庫發(fā)現(xiàn),乳頭狀BLCA和非乳頭狀BLCA中BLM轉(zhuǎn)錄水平均顯著性升高;且T24組BLM mRNA表達水平高于對照組;在T24細胞系中,敲低BLM表達后抑制T24細胞增殖并促進T24細胞凋亡。上述研究結(jié)果證明BLM高表達與膀胱癌進程明顯相關(guān)。既往研究發(fā)現(xiàn),BLM參與細胞增殖和凋亡的調(diào)控,CRISPR/Cas9成功敲除MDA-MB-231細胞中BLM后,細胞增殖被抑制,而凋亡水平升高[16]。文獻報道,低BLM表達增加化療藥物的敏感性[17]。ML216是BLM的DNA解鏈活性的有效抑制劑,在體外研究中發(fā)現(xiàn),它可以靶向結(jié)合BLM,抑制其活性,誘導姐妹染色單體交換,增強細胞毒性藥物的毒性[18]。甘草次酸處理BGC823胃癌細胞后BLM活性降低,細胞阻滯于G1/S期[19];處理PC3膀胱癌細胞后BLM蛋白結(jié)構(gòu)被破壞,Caspase3凋亡蛋白水平提高,細胞凋亡水平升高[20]。因此,推測經(jīng)shRNA敲減膀胱癌細胞T24中BLM表達,可導致腫瘤細胞周期紊亂,干擾細胞增殖,抑制BLM表達或活性可能是膀胱癌治療的潛在有效靶點。本研究解析了BLM高表達在膀胱癌中的作用,但是其深層次作用機制和分子機制需進一步研究。
綜上所述,BLM在膀胱癌組織和T24細胞系中表達上調(diào),敲減其表達抑制T24細胞增殖,促進細胞凋亡。BLM在膀胱癌疾病進程中可能發(fā)揮促進作用,抑制其表達是膀胱癌治療的潛在靶點。