俞 瑩, 李建杰, 李漢華, 黃 娟, 翁文浩, 陳學(xué)飛
(同濟(jì)大學(xué)附屬楊浦醫(yī)院檢驗(yàn)科,上海 200090)
前列腺癌是男性最常見(jiàn)的癌癥之一,在美國(guó)男性癌癥相關(guān)死亡中居第2位[1]。隨著我國(guó)人口老齡化的發(fā)展,前列腺癌的發(fā)病率逐年升高[2]。盡管雄激素剝奪療法、放療和外科手術(shù)在前列腺癌的臨床治療方面取得了一定的進(jìn)展,但前列腺癌的發(fā)病率和死亡率仍較高[3]。目前,靶向治療作為前列腺癌的一種重要且有效的治療策略受到越來(lái)越多的關(guān)注。了解前列腺癌進(jìn)展的分子基礎(chǔ)可為前列腺癌的治療提供新的策略。微小RNA(microRNA,miR)是一類(lèi)由21~24個(gè)核苷酸組成的高度保守的非編碼單鏈RNA,在癌細(xì)胞增殖、分化、侵襲和轉(zhuǎn)移等一系列生物學(xué)過(guò)程發(fā)揮著重要的調(diào)控作用,被視為腫瘤發(fā)生和發(fā)展的重要參與者。有研究結(jié)果顯示,微小RNA-4429(microRNA-4429,miR-4429)與宮頸癌[4]、多形性膠質(zhì)母細(xì)胞瘤[5]、胃癌[6]以及甲狀腺乳頭狀癌[7]有關(guān),主要起抑癌作用,但在前列腺癌中的作用尚未見(jiàn)報(bào)道。異黏蛋白(metadherin,MTDH)被發(fā)現(xiàn)在神經(jīng)膠質(zhì)瘤[8]等多種腫瘤中呈高表達(dá)。miRNA靶標(biāo)預(yù)測(cè)分析結(jié)果顯示,miR-4429與MTDH的3′非翻譯區(qū)(3′untranslated region,3′UTR)存在靶向結(jié)合位點(diǎn)[9]。本研究擬探討miR-4429在前列腺癌細(xì)胞系中相對(duì)表達(dá)量的變化及其對(duì)癌細(xì)胞增殖、遷移及侵襲能力的影響。
miR-4429模擬物(miR-4429 mimic)、miR-4429抑制物(miR-4429 inhibitor)、模擬物陰性對(duì)照(mimic NC)和抑制物陰性對(duì)照(inhibitor NC)購(gòu)自上海吉瑪制藥公司。Trizol試劑、RNA逆轉(zhuǎn)錄試劑盒和實(shí)時(shí)熒光定量聚合酶鏈反應(yīng)(real-time fluorescence quantitative polymerase chain reaction,RT-qPCR)試劑盒(miRNA Universal SYBR qPCR Master Mix和ChamQ Universal SYBR qPCR Master Mix)購(gòu)自南京諾唯贊生物科技有限公司。兔抗MTDH單克隆抗體、甘油醛-3-磷酸脫氫酶(glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase,GAPDH)抗體、辣根過(guò)氧化物酶(horseradish peroxidase,HRP)標(biāo)記的羊抗兔(鼠)IgG抗體及Lipofectamine 2000均購(gòu)自美國(guó)Invitrogen公司。CCK-8試劑盒購(gòu)自上海碧云天生物技術(shù)研究所。Transwell小室(8 μm)和Matrigel基質(zhì)膠購(gòu)自美國(guó)Corning公司。pmirGLO熒光素酶報(bào)告載體及MTDH過(guò)表達(dá)載體的構(gòu)建由通用生物系統(tǒng)(安徽)有限公司完成。
人前列腺癌細(xì)胞系DU145、22rv1、PC3、LNCaP、VCaP和人前列腺上皮細(xì)胞系RWPE-1均購(gòu)自美國(guó)典型培養(yǎng)物保藏中心。RWPE-1細(xì)胞采用含L-谷氨酰胺的F12K細(xì)胞培養(yǎng)基(美國(guó)Gibco公司)培養(yǎng);DU145、PC3、LNCaP、22rv1細(xì)胞均采用RPMI 1640培養(yǎng)基(美國(guó)Invitrogen公司)培養(yǎng),VCaP細(xì)胞采用Dulbecco改良Eagle培養(yǎng)基(美國(guó)Invitrogen公司)培養(yǎng)。所有培養(yǎng)基均補(bǔ)充青霉素100 U/mL、鏈霉素100 mg/L和10%胎牛血清。所有細(xì)胞放置于37 ℃、5% CO2的飽和濕度恒溫箱中常規(guī)培養(yǎng)。
按TRIzol試劑說(shuō)明書(shū)提取細(xì)胞總RNA,RNA純度和濃度測(cè)定合格后,使用逆轉(zhuǎn)錄試劑盒合成互補(bǔ)DNA(complementary DNA,cDNA)。以cDNA為模板,分別按照miRNA Universal SYBR qPCR Master Mix試劑盒和ChamQ Universal SYBR qPCR Master Mix試劑盒說(shuō)明書(shū)配置miR-4429及MTDH反應(yīng)體系,反應(yīng)條件:94 ℃預(yù)變性10 min;94 ℃變性15 s,60 ℃退火30 s,70 ℃延伸25 s,共40個(gè)循環(huán)。檢測(cè)儀器為ABI 7900實(shí)時(shí)熒光定量PCR儀(美國(guó)ABI公司)。引物均由生工生物工程(上海)股份有限公司進(jìn)行合成。miR-4429以U6作為內(nèi)參基因,MTDH以GAPDH作為內(nèi)參基因。miR-4429上游引物為5′-CGCGAAAAGCTGGGCTGA-3′,下游引物為5′-AGTGCAGGGTCCGAGGTATT-3′;MTDH上游引物為5′-TGTTGAAGTGGCTGAGGG-3′,下游引物為5′-CAGGAAATGATGCGGTTG-3′;U6上游引物為5′-CTCGCTTCGGCAGCACA-3′,下游引物為5′-AACGCTTCACGAATTTGCGT-3′,GAPDH上游引物為5′-GGGAAACTGTGGCGTGAT-3′,下游引物為5′-TGTCCCGGCAGAATTTCC-3′,根據(jù)2-ΔΔCt法計(jì)算miRNA-4429和MTDH的相對(duì)表達(dá)量。
將PC3細(xì)胞接種于6孔細(xì)胞培養(yǎng)板,培養(yǎng)至細(xì)胞融合度達(dá)60%~70%時(shí)進(jìn)行細(xì)胞轉(zhuǎn)染。按Lipofectamine 2000說(shuō)明書(shū)分別將miR-4429 mimic、miR-4429 inhibitor、mimic NC和inhibitor NC轉(zhuǎn)染至PC3細(xì)胞,轉(zhuǎn)染24 h后,采用RT-qPCR檢測(cè)miR-4429的相對(duì)表達(dá)量,確定轉(zhuǎn)染效率。
采用CCK-8試劑盒檢測(cè)細(xì)胞增殖能力。收集轉(zhuǎn)染miR-4429 mimic、miR-4429 inhibitor、陰性對(duì)照mimic NC和inhibitor NC的PC3細(xì)胞,按2 000個(gè)細(xì)胞/孔的密度分別接種于96孔板,每組設(shè)置6個(gè)復(fù)孔,每孔加入10 μL CCK-8反應(yīng)液,37 ℃孵育,接種細(xì)胞后12、24、36、48、60 h,通過(guò)Multiskan Sky全波長(zhǎng)酶標(biāo)儀(美國(guó)Thermo Fisher Scientific公司)測(cè)定450 nm波長(zhǎng)處各孔不同時(shí)間點(diǎn)的吸光度(A)值,繪制增殖曲線。
收集轉(zhuǎn)染miR-4429 mimic、miR-4429 inhibitor、mimic NC和inhibitor NC的PC3細(xì)胞,收集轉(zhuǎn)染mimic NC、miR-4429 mimic、過(guò)表達(dá)空載質(zhì)粒(Vector)、MTDH過(guò)表達(dá)質(zhì)粒(MTDH OE)以及共轉(zhuǎn)染miR-4429 mimic和MTDH過(guò)表達(dá)質(zhì)粒(MTDH OE+miR-4429 mimic)的PC3細(xì)胞,按2×103個(gè)細(xì)胞/孔的密度加到6孔板中,再加入新鮮RPMI 1640培養(yǎng)基,2 d更換1次,培養(yǎng)14 d后棄去培養(yǎng)液,用4%多聚甲醛固定20 min,棄去固定液,加2 mL結(jié)晶紫染液,染色30 min,用磷酸鹽緩沖液(phosphatebuffered saline,PBS)洗滌后干燥30 min,拍照后用Image J軟件(美國(guó)國(guó)立衛(wèi)生研究院)計(jì)數(shù)細(xì)胞克隆數(shù)。
收集轉(zhuǎn)染miR-4429 mimic、miR-4429 inhibitor、mimic NC和inhibitor NC的PC3細(xì)胞,收集轉(zhuǎn)染mimic NC、Vector、miR-4429 mimic、MDTH OE以及共轉(zhuǎn)染miR-4429 mimic和MDTH OE的PC3細(xì)胞,使用RPMI 1640無(wú)血清培養(yǎng)基重懸PC3細(xì)胞,并調(diào)整細(xì)胞密度至5×105/mL,將200 μL PC3細(xì)胞懸液加入Transwell小室的上室,下室加入600 μL含20%胎牛血清的RPMI 1640培養(yǎng)基,置于37 ℃、5% CO2培養(yǎng)箱培養(yǎng)24 h。取出Transwell小室,用棉簽輕輕擦棄小室上層的細(xì)胞,用4%多聚甲醛固定20 min,結(jié)晶紫染色1 h,PBS洗滌,在CKX-53型顯微鏡(日本奧林巴斯公司)下隨機(jī)選5個(gè)高倍鏡視野拍照,并進(jìn)行細(xì)胞計(jì)數(shù)。
將基質(zhì)膠均勻鋪于Transwell小室上室并過(guò)夜成膜。收集轉(zhuǎn)染miR-4429 mimic、miR-4429 inhibitor、mimic NC和inhibitor NC的PC3細(xì)胞,收集轉(zhuǎn)染mimic NC、Vector、miR-4429 mimic、MDTH OE以及共轉(zhuǎn)染miR-4429 mimic和MDTH OE的PC3細(xì)胞,并用RPMI 1640無(wú)血清培養(yǎng)基重懸,制備單細(xì)胞懸液,取1×105個(gè)細(xì)胞的細(xì)胞懸液加入Transwell小室上室,下室加入600 μL含20%胎牛血清的RPMI 1640培養(yǎng)基,培養(yǎng)24 h后用棉簽輕輕擦棄小室上層的細(xì)胞,用4%多聚甲醛固定20 min,結(jié)晶紫染色1 h,PBS洗滌,在CKX-53型顯微鏡下隨機(jī)選5個(gè)高倍鏡視野拍照,并進(jìn)行細(xì)胞計(jì)數(shù)。
采用TargetScan 7.0數(shù)據(jù)庫(kù)( http://www.targetscan.org/vert_72/)和miRanda數(shù)據(jù)庫(kù)(http://www.microrna.org/microrna/home.do)對(duì)miR-4429的靶基因進(jìn)行預(yù)測(cè),綜合分析選取具有代表性的靶基因進(jìn)行靶點(diǎn)驗(yàn)證。
將野生型或突變型(突變M T D H與miRNA-4429結(jié)合位點(diǎn))的MTDH3′UTR片段分別克隆到pmir GLO熒光素酶報(bào)告載體中。MTDH3′UTR-野生型和MTDH3′UTR -突變型熒光素酶報(bào)告基因質(zhì)粒和內(nèi)參質(zhì)粒[海腎熒光素酶(Renilla luciferase,Rluc)]分別與miR-4429 mimic、miR-4429 inhibitor、mimic NC或inhibitor NC共轉(zhuǎn)染。48 h后按照Dual Luciferase Reporter Assay System說(shuō)明書(shū)進(jìn)行操作,使用Promega GloMax 20/20發(fā)光檢測(cè)儀(美國(guó)Promega生物公司)對(duì)螢火蟲(chóng)熒光值和Rluc熒光值進(jìn)行測(cè)定。以Rluc熒光作為內(nèi)參對(duì)各組測(cè)定結(jié)果進(jìn)行均一化處理。以螢火蟲(chóng)熒光值/Rluc熒光值的比值作為目的熒光素酶報(bào)告基因的相對(duì)熒光素酶活性。
收集RWPE-1細(xì)胞和PC3細(xì)胞,收集轉(zhuǎn)染miR-4429 mimic、miR-4429 inhibitor、mimic NC和inhibitor NC的PC3細(xì)胞,收集轉(zhuǎn)染mimic NC、Vector、miR-4429 mimic、MDTH OE以及共轉(zhuǎn)染miR-4429 mimic和MDTH OE的PC3細(xì)胞,使用RIPA裂解液(含5%蛋白酶抑制劑)(北京索萊寶科技有限公司)提取總蛋白,采用二喹啉甲酸(bicinchoninic acid,BCA)蛋白測(cè)定試劑盒(北京索萊寶科技有限公司)測(cè)定各組的蛋白質(zhì)濃度。每個(gè)樣本的蛋白上樣量為40 μg,采用10%十二烷基硫酸鈉(sodium dodecyl sulfate,SDS)-聚丙烯酰胺凝膠電泳(polyacrylamide gel electrophoresis,PAGE)進(jìn)一步分離蛋白,通過(guò)濕轉(zhuǎn)法將產(chǎn)物轉(zhuǎn)移至聚偏二氟乙烯(polyvinylidene fluoride,PVDF)膜,5%封閉液封閉1 h后,使用三羥甲基氨基甲烷-吐溫(tris-hydroxymethyl aminoethane-Tween,TBST)緩沖液洗3遍,每次10 min,加入一抗MTDH(1∶500)和GAPDH(1∶1 000),置于4 ℃搖床孵育過(guò)夜,TBST緩沖液洗3遍,每次10 min,分別加入HRP標(biāo)記的羊抗兔IgG和HRP標(biāo)記的羊抗鼠IgG二抗(1∶5 000),室溫孵育1 h后使用ECL顯影液顯影,采用Tanon-4100全自動(dòng)數(shù)碼凝膠圖像分析系統(tǒng)(上海天能公司)進(jìn)行成像分析。采用Image J軟件對(duì)條帶進(jìn)行灰度統(tǒng)計(jì)。
采用SPSS 21.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。所有試驗(yàn)均獨(dú)立重復(fù)3次。呈正態(tài)分布的數(shù)據(jù)以±s表示,2個(gè)組之間比較采用t檢驗(yàn)。以P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。
人前列腺癌細(xì)胞系DU145、22rv1、PC3、LNCaP和VCaP的miR-4429相對(duì)表達(dá)量顯著均低于人前列腺上皮細(xì)胞系RWPE-1(P<0.05),其中PC3細(xì)胞miR-4429相對(duì)表達(dá)量降低最為顯著(P<0.01),見(jiàn)圖1。因此,細(xì)胞轉(zhuǎn)染試驗(yàn)以PC3細(xì)胞為研究對(duì)象。
圖1 不同人前列腺癌細(xì)胞系和人前列腺上皮細(xì)胞系RWPE-1中miR-4429的相對(duì)表達(dá)量
將miR-4429 mimic、miR-4429 inhibitor、mimic NC和inhibitor NC分別轉(zhuǎn)染至PC3細(xì)胞中。miR-4429 mimic組(過(guò)表達(dá)miR-4429)miR-4429相對(duì)表達(dá)量明顯高于mimic NC組(P<0.01)。miR-4429 inhibitor組(抑制miR-4429表達(dá))miR-4429相對(duì)表達(dá)量顯著低于inhibitor NC組(P<0.01)。見(jiàn)圖2。
圖2 各組miR-4429相對(duì)表達(dá)量比較
培養(yǎng)48和60 h時(shí),miR-4429 mimic組PC3細(xì)胞的增殖能力明顯低于mimic NC組(P<0.01);miR-4429 inhibitor組的增殖能力顯著高于inhibitor NC組(P<0.01);見(jiàn)圖3(a)。miR-4429 mimic組細(xì)胞克隆形成數(shù)目明顯低于mimic NC組,而miR-4429 inhibitor組細(xì)胞克隆形成數(shù)目高于inhibitor NC組,見(jiàn)圖3(b)。遷移試驗(yàn)結(jié)果顯示,miR-4429 mimic組PC3細(xì)胞遷移數(shù)目明顯低于mimic NC組(P<0.01);而miR-4429 inhibitor組PC3細(xì)胞遷移數(shù)目明顯高于inhibitor NC組(P<0.01);見(jiàn)圖3(c)、圖3(d)。侵襲試驗(yàn)結(jié)果顯示,miR-4429 mimic組侵襲細(xì)胞數(shù)目低于mimic NC組(P<0.01);miR-4429 inhibitor組侵襲細(xì)胞數(shù)目高于inhibitor NC組(P<0.01) ;見(jiàn)圖3(e)和圖3(f)。
圖3 miR-4429對(duì)PC3細(xì)胞增殖、遷移和侵襲能力的影響
生物信息學(xué)軟件預(yù)測(cè)結(jié)果顯示,MTDH可能是miR-4429作用的靶基因。miR-4429與MTDH的3′UTR區(qū)序列互補(bǔ)的結(jié)合位點(diǎn)見(jiàn)圖4(a)。熒光素酶報(bào)告基因試驗(yàn)結(jié)果顯示,在MTDH3′UTR-野生型中,miR-4429 mimic組熒光素酶活性顯著低于mimic NC組(P<0.01);miR-4429 inhibitor組熒光素酶活性顯著高于inhibitor NC組(P<0.01)。在MTDH3′UTR-突變型中,無(wú)論轉(zhuǎn)染miR-4429 mimic還是miR-4429 inhibitor,其熒光素酶活性均無(wú)明顯變化(P>0.05)。見(jiàn)圖4(b)。
圖4 miR-4429與MTDH的結(jié)合點(diǎn)及熒光素酶報(bào)告基因試驗(yàn)結(jié)果
PC3細(xì)胞MTDHmRNA和蛋白的相對(duì)表達(dá)量顯著高于RWPE-1細(xì)胞(P<0.01),見(jiàn)圖5(a)和圖5(b)。在PC3細(xì)胞中,miR-4429 mimic組MTDHmRNA和蛋白的相對(duì)表達(dá)量顯著低于mimic NC組(P<0.01);miR-4429 inhibitor組MTDHmRNA和蛋白的相對(duì)表達(dá)量顯著高于inhibitor NC組(P<0.01);見(jiàn)圖5(c)和圖5(d)。
圖5 miR-4429對(duì)MTDH mRNA和MTDH蛋白表達(dá)的影響
miR-4429 mimic組克隆形成數(shù)目、MTDH蛋白的相對(duì)表達(dá)量、遷移和侵襲細(xì)胞數(shù)目低于mimic NC組。MTDH OE組克隆形成數(shù)目、MTDH蛋白的相對(duì)表達(dá)量、遷移和侵襲細(xì)胞數(shù)目高于Vector組(P<0.01)。MTDH OE+miR-4429 mimic組的克隆形成數(shù)目、MTDH蛋白的相對(duì)表達(dá)量、遷移和侵襲細(xì)胞數(shù)目均高于miR-4429 mimic組(P<0.01)。見(jiàn)圖6。
圖6 過(guò)表達(dá)miR-4429或MTDH對(duì)PC3細(xì)胞增殖,遷移和侵襲的影響
目前,前列腺癌發(fā)生的原因和機(jī)制尚未被完全闡明。探討前列腺癌的發(fā)生、發(fā)展機(jī)制,尋找新的治療靶點(diǎn),對(duì)于延緩前列腺癌的發(fā)展,提高前列腺癌患者生存率有重要意義。miRNA在腫瘤細(xì)胞增殖、遷移、分化、侵襲和耐藥等一系列生物學(xué)進(jìn)程中扮演著重要的角色。有研究發(fā)現(xiàn),miR-4429通過(guò)靶向DNA損傷修復(fù)的關(guān)鍵因子RAD51,提高了宮頸癌細(xì)胞對(duì)放療的敏感性[5];還可通過(guò)靶向CDK6,抑制腎透明細(xì)胞癌的進(jìn)展和上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化[10]。血清miRNA微陣列分析結(jié)果顯示,hsa-miR-4429通過(guò)調(diào)控靶基因在膽道閉鎖進(jìn)程中發(fā)揮重要作用,或可作為診斷膽道閉鎖的生物標(biāo)志物[11]。急性缺血性卒中患者miR-4429表達(dá)量顯著降低,參與調(diào)節(jié)免疫細(xì)胞基因的表達(dá)[12]。miR-4429在宮頸癌組織和細(xì)胞中呈低表達(dá),起抑癌作用[13]。本研究結(jié)果顯示,miR-4429在前列腺癌細(xì)胞中呈低表達(dá),PC3細(xì)胞的表達(dá)量最低,miR-4429過(guò)表達(dá)可顯著抑制PC3細(xì)胞的增殖、遷移和侵襲能力,而抑制miR-4429表達(dá)則可促進(jìn)PC3細(xì)胞的增殖、遷移和侵襲。這些結(jié)果說(shuō)明miR-4429可以抑制前列腺癌細(xì)胞增殖,遷移和侵襲。因此,miR-4429在前列腺癌的發(fā)生、發(fā)展中起抑制作用。
有研究結(jié)果表明,MTDH是一種促癌基因,且受多種miRNA的調(diào)節(jié)。MTDH可通過(guò)激活葡萄球菌核酸酶結(jié)構(gòu)域包含蛋白1(staphylococcal nulcease domain containing 1,SND1)介導(dǎo)的細(xì)胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶(extracellular regulated protein kinase,ERK)信號(hào)通路和上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化,促進(jìn)腎透明細(xì)胞癌的轉(zhuǎn)移[14]。敲除MTDH可降低卵巢癌細(xì)胞的增殖、轉(zhuǎn)移能力[15]。由此可見(jiàn),MTDH具有致癌作用,可作為抗腫瘤治療的靶點(diǎn)。在結(jié)直腸癌中,MTDH是miR-182-5p的功能靶點(diǎn),miR-182-5p靶向MTDH可抑制結(jié)直腸癌細(xì)胞的增殖和轉(zhuǎn)移[16]。有研究結(jié)果顯示,miR-154可通過(guò)抑制MTDH的表達(dá)來(lái)抑制胃癌細(xì)胞的增殖[17]。本研究采用熒光素酶報(bào)告基因試驗(yàn)驗(yàn)證了miR-4429靶向結(jié)合MTDH,并且miR-4429的過(guò)表達(dá)可顯著抑制MTDH的轉(zhuǎn)錄和蛋白表達(dá)。將miR-4429 mimic和MTDH共轉(zhuǎn)染PC3細(xì)胞,結(jié)果顯示,miR-4429對(duì)PC3細(xì)胞的增殖、遷移和侵襲能力的抑制作用被逆轉(zhuǎn)。提示miR-4429的下調(diào)可能會(huì)促進(jìn)MTDH表達(dá),進(jìn)而促進(jìn)前列腺癌的發(fā)展。
綜上所述,miR-4429可抑制前列腺癌細(xì)胞的增殖、遷移與侵襲,其作用機(jī)制與靶向負(fù)調(diào)控MTDH的表達(dá)有關(guān)。