李博,趙強(qiáng)子,黎建軍
(武漢科技大學(xué)附屬普仁醫(yī)院/武漢市普仁醫(yī)院普通外科,湖北武漢430081)
膽管癌是一種起源于膽管上皮細(xì)胞的癌癥,根據(jù)解剖位置可分為肝內(nèi)、肝外和肝門部膽管癌[1]。盡管膽管癌是一種少見(jiàn)的癌癥,但近幾十年來(lái),其發(fā)病率和病死率在全球范圍內(nèi)迅速增加[2]。膽管癌惡性程度高,手術(shù)是唯一有效的治療方法,但只有15%的膽管癌患者接受手術(shù)治療[3]。膽管癌患者確診后的總生存時(shí)間僅6~24個(gè)月,膽管癌患者術(shù)后中位生存時(shí)間為27~36個(gè)月[4]。鑒于此,探討膽管癌發(fā)病的分子機(jī)制對(duì)明確診斷及改善預(yù)后尤為重要[5]。長(zhǎng)鏈非編碼RNA (long non-coding RNA,lncRNA)是一種長(zhǎng)度大于200個(gè)核苷酸不編碼蛋白質(zhì)的RNA,其是癌癥細(xì)胞增殖、遷移、侵襲、凋亡、自噬和耐藥性等細(xì)胞生物學(xué)過(guò)程中的關(guān)鍵調(diào)控因子[6-7]。lncRNA MCM3AP-AS1 (MCM3 AP-AS1)是最新發(fā)現(xiàn)的lncRNA。在原發(fā)性肝細(xì)胞癌[8]、乳腺癌[9]中上調(diào)表達(dá),并調(diào)控癌細(xì)胞增殖和侵襲等過(guò)程。盡管如此,MCM3AP-AS1 在膽管癌中的表達(dá)、功能及作用機(jī)制尚知之甚少。本研究旨在膽管癌細(xì)胞系中研究MCM3AP-AS1 的表達(dá)及對(duì)細(xì)胞增殖和侵襲的影響,并探討其余Janus 激酶(Janus kinase,JAK)/信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)子和轉(zhuǎn)錄活化子3(signal transducer and activator of transcription 3,STAT3) 信號(hào)通路以及上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化(epithelialmesenchymal transition,EMT)的關(guān)系。
膽管癌細(xì)胞株(CCLP、 RBE、 9810、HuCCT1)及人肝內(nèi)膽管上皮細(xì)胞株HIBEC(普諾賽公司,中國(guó)武漢)、RPMI-1640 培養(yǎng)基(Gibco 公司,美國(guó))、TRIzol 試劑(Thermo Fisher Scientific 公司)、Nano Drop ND-1000 紫外/可見(jiàn)光度計(jì)(Thermo Fisher Scientific 公司)、蛋白印跡試劑盒(上海碧云天生物公司)、MTT 細(xì)胞增殖試劑盒(日本Dojindo公司)、Transwell 試劑盒(中國(guó)Corning 公司)、E-cadherin 一抗(美國(guó)Santa Cruz 公司)、vimentin 一抗(美國(guó)cell signaling 公司)、STAT3 及p-STAT3 一抗(美國(guó)BD 公司)、JAK1/2 及p-JAK1/2 一抗(美國(guó)abcam 公司)、白血病抑制因子(leukemia inhibitory factor,LIF) 購(gòu)自美國(guó)Sigma 公 司、GAPDH 一 抗(武漢博士德生物公司)、羊抗兔二抗(武漢博士德生物公司)、Lipofectamine?3000 轉(zhuǎn)染試劑購(gòu)自美國(guó)Thermo Scientific 公司、qRT-PCR SuperMix 試劑盒購(gòu)自碧云天生物公司。MCM3AP-AS1 引物序列由上海生物工程技術(shù)有限公司設(shè)計(jì)并合成,針對(duì)MCM3AP-AS1 設(shè)計(jì)的短干擾RNA(siRNA) 和其陰性對(duì)照序列(MCM3AP-AS1 無(wú)義序列)均由上海生物工程技術(shù)有限公司提供,序列正向:5'-CCC TCA GGT GAC TAC AGA T-3',反向:5'-GCA ACA TGC TTC ACT GTCT-3'。MCM3AP-AS1 對(duì)照無(wú)義序列為5'-GAG CAG ATA GCT GAA GAG AGA-3'。
膽管癌細(xì)胞株 (CCLP、 RBE、 9810、HuCCT1)及HIBEC 均培養(yǎng)于含胎牛血清的培養(yǎng)基中,并在37℃、5% CO2條件下培養(yǎng)。對(duì)CCLP 細(xì)胞系添加5 μL Lipofectamine?3000 轉(zhuǎn)染試劑,分別轉(zhuǎn)染MCM3AP-AS1 短干擾RNA(siRNA)和陰性對(duì)照序列(MCM3AP-AS1 無(wú)義序列),并分成MCM3APAS1 沉默組和陰性對(duì)照組,培養(yǎng)6 h 后,測(cè)定轉(zhuǎn)染效率。后期功能拯救實(shí)驗(yàn)中,在MCM3AP-AS1 沉默組中加入JAK/STAT3 通路激動(dòng)劑LIF,CCLP 細(xì)胞依此分為3 組:陰性對(duì)照組、MCM3AP-AS1 沉默組和MCM3AP-AS1 沉 默+LIF 組。
采用TRIzol 試劑盒分別從各組細(xì)胞中提取總RNA。Nano Drop ND-1000 紫外/可見(jiàn)光度計(jì)用于評(píng)估RNA 純度。 使用實(shí)時(shí)PCR 儀器測(cè)定各組MCM3AP-AS1 相對(duì)表達(dá)量。MCM3AP-AS1 qRT-PCR引物序列正向:5'-CAC ACG CAT GGA AAA CCC AG-3',反向:5'-GAG GAC CTG AGC TGT AAG CC-3',內(nèi)參GAPDH 引物序列正向:5'-CGG AGT CAA CGG ATT TGG TCG TAT-3',反向:5'-AGC CTT CTC CAT GGT GGT GAA GAC-3'。2-ΔΔCT法用于計(jì)算MCM3AP-AS1 相對(duì)表達(dá)量,每次實(shí)驗(yàn)重復(fù)3 次,取平均值。
MTT 實(shí)驗(yàn)用于評(píng)估細(xì)胞增殖能力,先將MCM3AP-AS1 沉默組和陰性對(duì)照組培養(yǎng)于96 孔板中(3×103/孔),然后在0、24、48、72 h 后加入100 μL MTT 試劑,在DYNEX MUM 酶標(biāo)儀下測(cè)定每組在490 nm 處的吸光度值(A490 nm)。后期拯救實(shí)驗(yàn)中,在MCM3AP-AS1 沉默組、陰性對(duì)照組及MCM3AP-AS1 沉默+LIF 組中分別加入100 μL MTT 試劑,并測(cè)定A490 nm 值。繪制細(xì)胞增殖曲線。
細(xì)胞侵襲能力評(píng)估采用Transwell 實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)前將20 μL 混合液(1∶8 matrigel 膠:培養(yǎng)基)添加至上室,在37 ℃下保持30 min,然后將200 μL 無(wú)FBS 培養(yǎng)基的4×104個(gè)細(xì)胞填于上室,700 μL 10%FBS 培養(yǎng)基填于下室,然后按每組1×105個(gè)細(xì)胞加入上室,37 ℃孵育48 h 后,結(jié)晶紫染色并在倒置顯微鏡下計(jì)數(shù)穿膜細(xì)胞數(shù),每次實(shí)驗(yàn)重復(fù)3 次,取均值。
將MCM3AP-AS1 沉默組和陰性對(duì)照組細(xì)胞培養(yǎng)至對(duì)數(shù)期后,裂解細(xì)胞并加入蛋白酶抑制劑,將蛋白沸水中高溫變性,測(cè)定蛋白濃度,并按60 μg/孔蛋白樣品上樣電泳,恒壓80 V 30 min,100 V 2 h,溴酚藍(lán)跑到底即可。隨后,切膠并轉(zhuǎn)膜至PVDF膜。在室溫下用5%脫脂奶粉封閉1 h 后,在4 ℃下分別與E-cadherin 一抗(1∶300)、vimentin 一抗(1∶200)、STAT3 及p-STAT3 一抗(1∶400)、JAK1/2 及p-JAK1/2 一抗(1∶300)、GAPDH 一抗(1∶400)在4 ℃下孵育過(guò)夜,用TBST 緩沖液漂洗10 min,漂洗3 次。加入羊抗鼠二抗(1∶900)在室溫下孵育1 h,隨后用TBST 緩沖液漂洗10 min,漂洗3 次。加ECL 液至PVDF 膜上,在暗室下曝光,用Image J軟件計(jì)算目標(biāo)條帶的灰度值,目的蛋白表達(dá)量=目的條帶灰度值/GAPDH 條帶灰度值。
使用Prism Graphpad 8.0 軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,計(jì)量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差(±s)表示,多組間的比較采用單因素方差分析,在有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的基礎(chǔ)上,兩組間的比較采用LSD-T檢驗(yàn),P<0.05 為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。
qRT-PCR 結(jié)果示,膽管癌細(xì)胞系CCLP、RBE、9810 及HuCCT1 中MCM3AP-AS1 表達(dá)量分別為7.1±0.4、 6.8±0.4、 6.6±0.2 及 6.4±0.3, HIBEC 中MCM3AP-AS1 表達(dá)量為1.5±0.2,膽管癌細(xì)胞系CCLP、RBE、9810 及HuCCT1 中MCM3AP-AS1 表 達(dá)量高于HIBEC(均P<0.05)(圖1),本研究采用膽管癌細(xì)胞系CCLP 行后續(xù)功能實(shí)驗(yàn)。
圖1 MCM3AP-AS1 在膽管癌細(xì)胞系和正常肝內(nèi)膽管上皮細(xì)胞系中的表達(dá)比較Figure 1 Comparison of the expressions of MCM3AP-AS1 in cholangiocarcinoma cell lines and normal intrahepatic bile duct epithelial cell line
qRT-PCR 結(jié)果顯示,CCLP 細(xì)胞系轉(zhuǎn)染siRNAMCM3AP-AS1 后,MCM3AP-AS1 沉默組的MCM3APAS1 表達(dá)量低于陰性對(duì)照組(1.8±0.1vs.7.1±0.3,P<0.05),提示轉(zhuǎn)染成功,可行后續(xù)實(shí)驗(yàn)(圖2A)。MTT 實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,下調(diào)MCM3AP-AS1 表達(dá)后,MCM3AP-AS1沉默組在轉(zhuǎn)染后24、 48、 72 h,A490 nm值低于陰性對(duì)照組(均P<0.05)(圖2B)。
圖2 下調(diào)MCM3AP-AS1 表達(dá)對(duì)膽管癌細(xì)胞增殖的影響 A:MCM3AP-AS1 沉默效率測(cè)定;B:陰性對(duì)照組與MCM3APAS1沉默組增殖曲線比較Figure 2 The effect of down-regulation of MCM3AP-AS1 expression on the proliferation of cholangiocarcinoma cells A: MCM3AP-AS1 silencing efficiency assay; B: Comparison of the proliferation curves between negative control group and MCM3AP-AS1 silencing group
Transwell 實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,MCM3AP-AS1 沉默組的侵襲細(xì)胞數(shù)為140.3±10.2,陰性對(duì)照組侵襲細(xì)胞數(shù)為270.3±11.4,MCM3AP-AS1 沉默組的侵襲細(xì)胞數(shù)少于陰性對(duì)照組(P<0.05)(圖3)。
圖3 下調(diào)MCM3AP-AS1 表達(dá)對(duì)膽管癌細(xì)胞侵襲的影響 A:MCM3AP-AS1 沉默組與陰性對(duì)照組的Transwell 實(shí)驗(yàn)比較;B:MCM3AP-AS1沉默組與陰性對(duì)照組侵襲細(xì)胞數(shù)比較Figure 3 The effect of down-regulation of MCM3AP-AS1 expression on the invasion of cholangiocarcinoma cells A:Comparison of Transwell assay between MCM3AP-AS1 silencing group and negative control group;B:Comparison of the number of invasive cells between MCM3AP-AS1 silencing group and negative control group
Western blot 結(jié)果顯示,MCM3AP-AS1 沉默組STAT3 表達(dá)量與陰性對(duì)照組差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(1.32±0.11vs. 1.32±0.12,P>0.05),MCM3AP-AS1沉默組p-STAT3 表達(dá)量低于陰性對(duì)照組(0.51±0.07vs. 1.80±0.12,P<0.05)。MCM3AP-AS1沉默組JAK1/2 表達(dá)量與陰性對(duì)照組差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(1.27±0.16vs. 1.22±0.13,P>0.05),MCM3AP-AS1沉默組p-JAK1/2 表達(dá)量低于陰性對(duì)照組(0.64±0.08vs. 1.91±0.19,P<0.05)。MCM3AP-AS1 沉默組E-cadherin 表達(dá)量高于陰性對(duì)照組(1.81±0.04vs.0.42±0.03,P<0.05),MCM3AP-AS1 沉默組vimentin表達(dá)量低于陰性對(duì)照組(0.61±0.07vs. 1.41±0.17,P<0.05)(圖4)。
圖4 下調(diào)MCM3AP-AS1表達(dá)對(duì)膽管癌細(xì)JAK/STAT信號(hào)通路及EMT相關(guān)蛋白的影響 A:Western blot結(jié)果;B:蛋白表達(dá)量比較Figure 4 The effect of down-regulation of MCM3AP-AS1 on expressions of proteins associated with the JAK/STAT3 signaling pathway and EMT process in cholangiocarcinoma cells A: Western blot results; B: Comparison of the protein expression levels
MTT 實(shí)驗(yàn)示,轉(zhuǎn)染后24、48、72 h,陰性對(duì)照組和MCM3AP-AS1 沉默+LIF 組A490 nm 值差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(均P>0.05),MCM3AP-AS1 沉默組A490 nm 值低于陰性對(duì)照組(均P<0.05)(圖5)。
圖5 各組不同時(shí)間點(diǎn)增殖能力的比較Figure 5 Comparison of proliferation abilities of three groups at different time points
Transwell 實(shí)驗(yàn)示,陰性對(duì)照組和MCM3AP-AS1沉默+LIF 組侵襲細(xì)胞數(shù)差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義[(270.4±10.8)個(gè)vs.(265.4±11.6)個(gè),P>0.05],MCM3APAS1 沉默組侵襲細(xì)胞數(shù)少于陰性對(duì)照組[(141.5±12.5)個(gè)vs.(270.4±10.8)個(gè),P<0.05](圖6)。
圖6 各組侵襲能力的比較 A:各組Transwell實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較;B:各組侵襲細(xì)胞數(shù)比較Figure 6 Comparison of the invasion abilities among the three groups A:Comparison of the results of Transwell assay among the three groups;B:Comparison of the numbers of invasive cells among the three groups
膽管癌是起源于膽管上皮細(xì)胞的惡性腫瘤,具有癥狀隱匿、惡性程度高的特點(diǎn),確診時(shí)常處于中晚期,除手術(shù)治療外,其他治療方式療效有限,預(yù)后差[10-12]?,F(xiàn)代腫瘤學(xué)發(fā)現(xiàn),腫癌的發(fā)生及進(jìn)展涉及一系列關(guān)鍵分子的異常表達(dá),包括lncRNA CBR3-AS1[13]、 lncRNA MCM3AP-AS1、lncRNA RP1-85F18.6[14]等。
MCM3AP-AS1 基因定位于人染色體6p22.3 位點(diǎn)上。文獻(xiàn)報(bào)道MCM3AP-AS1 在多種腫瘤中起促癌基因的作用,在原發(fā)性肝細(xì)胞癌[8]中MCM3AP-AS1 表達(dá)水平上調(diào),且可通過(guò)調(diào)控miR-194-5p/FOXA1 軸而促進(jìn)癌癥發(fā)生和進(jìn)展;MCM3AP-AS1 在乳腺癌[9]中上調(diào)表達(dá),并通過(guò)調(diào)節(jié)miR-28-5p/CENPF 軸促進(jìn)癌細(xì)胞增殖和侵襲;在膠質(zhì)母細(xì)胞瘤[15]中發(fā)現(xiàn)癌組織和體外培養(yǎng)的癌細(xì)胞系中MCM3AP-AS1 表達(dá)水平上調(diào)。本研究發(fā)現(xiàn)膽管癌細(xì)胞系中MCM3AP-AS1中表達(dá)水平顯著高于HIBEC,這與文獻(xiàn)[8-9]報(bào)道結(jié)果類似。進(jìn)一步通過(guò)RNA 干擾技術(shù)沉默膽管癌細(xì)胞系中MCM3AP-AS1 表達(dá)水平,細(xì)胞功能實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)MCM3AP-AS1 表達(dá)下調(diào)后,膽管癌細(xì)胞增殖和侵襲能力受到顯著抑制,上述結(jié)果顯示下調(diào)MCM3APAS1 表達(dá)水平可顯著抑制膽管癌細(xì)胞的惡性行為。在甲狀腺乳頭狀癌[16]中采用RNA 干擾技術(shù)沉默MCM3AP-AS1 表達(dá)水平后,體外培養(yǎng)的甲狀腺癌細(xì)胞增殖、遷移和侵襲能力顯著下降,癌細(xì)胞凋亡比例增加。在胰腺癌[17]中,癌組織和癌細(xì)胞系中MCM3AP-AS1 表達(dá)水平上調(diào),同時(shí)沉默MCM3APAS1 表達(dá)后胰腺癌細(xì)胞增殖和侵襲能力下降,且凋亡水平增加,其機(jī)制是MCM3AP-AS1 通過(guò)調(diào)控miR-138-5p 降低FOXK1 基因表達(dá)水平。在卵巢上皮細(xì)胞癌[18]中MCM3AP-AS1 表達(dá)水平上調(diào)后可通過(guò)調(diào)節(jié)miR-143-3p/TAK1 軸而促進(jìn)癌癥進(jìn)展。綜合文獻(xiàn)報(bào)道和本研究結(jié)果,提示MCM3AP-AS1 在多種不同類型癌癥中發(fā)揮癌基因功能,下調(diào)MCM3AP-AS1 表達(dá)可顯著抑制癌細(xì)胞增殖和侵襲。
膽管癌細(xì)胞增殖和侵襲與細(xì)胞內(nèi)信號(hào)通路激活密切相關(guān)[19],目前已知JAK/STAT3 信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)級(jí)聯(lián)反應(yīng)與膽管癌惡性進(jìn)展密切相關(guān),特別是STAT3 作為一種轉(zhuǎn)錄因子,可調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)移相關(guān)基因(如血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子)、細(xì)胞間黏附分子1 和基質(zhì)金屬蛋白酶9 表達(dá),加速癌癥侵襲和轉(zhuǎn)移[20-21]。JAK/STAT3 信號(hào)通路是細(xì)胞因子信號(hào)傳導(dǎo)的下游通路,調(diào)控細(xì)胞發(fā)育、增殖、凋亡及侵襲,是包括膽管癌在內(nèi)的多種腫瘤發(fā)生和進(jìn)展的關(guān)鍵信號(hào)通路[22-23]。文獻(xiàn)[24]報(bào)道在膽管癌中膜聯(lián)蛋白10 可促進(jìn)EMT 和激活STAT3,進(jìn)而促進(jìn)癌癥進(jìn)展。在膽管癌中miR-490-3p 也可通過(guò)抑制STAT3/VEGFA 信號(hào)通路活性而抑制細(xì)胞增殖和血管生成[25]。事實(shí)上,lncRNA 和JAK/STAT3 關(guān)系密切,在結(jié)直腸癌[26]中下調(diào)lncRNA ITIH4-AS1 可抑制JAK/STAT3 信號(hào)通路從而抑制細(xì)胞增殖和侵襲,且可被JAK/STAT3 激動(dòng)劑LIF 所拯救。在宮頸癌[27]中敲低lncRNA LINC00518可抑制JAK/STAT3 信號(hào)通路,從而抑制癌細(xì)胞增殖和轉(zhuǎn)移。本研究探討了膽管癌細(xì)胞系中MCM3APAS1 表達(dá)與JAK/STAT3 信號(hào)通路間的關(guān)系,結(jié)果顯示下調(diào)MCM3AP-AS1 表達(dá)后磷酸化JAK1/2 和磷酸化-STAT3 蛋白表達(dá)水平顯著降低,當(dāng)加入LIF 后,可部分恢復(fù)下調(diào)MCM3AP-AS1 表達(dá)對(duì)膽管細(xì)胞癌細(xì)胞增殖和侵襲的抑制作用,這與結(jié)直腸癌及宮頸癌中的結(jié)果類似。
JAK/STAT3 與EMT 過(guò)程有著密切的調(diào)控關(guān)系。在TGF-β、IL-6 等細(xì)胞因子的刺激下,JAK-STAT3級(jí)聯(lián)激活,STAT3 磷酸化及二聚體化,并進(jìn)入到細(xì)胞核,激活EMT 過(guò)程的關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子Snail、Zeb1及Twist-1,并最終導(dǎo)致EMT 的發(fā)生[28]。目前公認(rèn)EMT 過(guò)程在膽管癌發(fā)生和進(jìn)展過(guò)程發(fā)揮關(guān)鍵作用,EMT 過(guò)程賦予細(xì)胞遷移和侵襲能力,其中EMT 過(guò)程中間質(zhì)相關(guān)蛋白過(guò)度表達(dá)是促進(jìn)膽管癌進(jìn)展和轉(zhuǎn)移的重要驅(qū)動(dòng)因素,也是反映膽管癌不良預(yù)后的重要因素[29]。文獻(xiàn)[30]報(bào)道在非小細(xì)胞肺癌中,通過(guò)上調(diào)MCM3AP-AS1 表達(dá)可顯著促進(jìn)EMT 過(guò)程,加速癌細(xì)胞增殖和侵襲,抑制凋亡,且這種作用可通過(guò)上調(diào)miR-195-5p 表達(dá)而逆轉(zhuǎn),即下調(diào)MCM3APAS1 表達(dá)后,體外培養(yǎng)的A549 細(xì)胞EMT 過(guò)程受到抑制,癌細(xì)胞凋亡比例增加。上述結(jié)果提示MCM3AP-AS1 可調(diào)控EMT 過(guò)程而參與癌細(xì)胞惡性行為。本研究結(jié)果也發(fā)現(xiàn)下調(diào)MCM3AP-AS1 后可抑制膽管癌EMT 過(guò)程,即上皮相關(guān)蛋白E-cadherin 表達(dá)水平增加,而間質(zhì)相關(guān)蛋白vimentin 表達(dá)水平下降,沉默MCM3AP-AS1 表達(dá)進(jìn)而抑制膽管癌侵襲過(guò)程可能與EMT 過(guò)程受抑制有關(guān)。
由于本研究只是體外研究,不可避免存在一定的不足,首先,MCM3AP-AS1 在膽管癌組織中的表達(dá)及預(yù)后價(jià)值值得進(jìn)一步研究; 其次,MCM3AP-AS1 在模式動(dòng)物中的功能也值得深入研究;最后,本研究只在功能上研究了加入LIF 后細(xì)胞增殖和侵襲功能的改變,未在通路蛋白水平上進(jìn)一步研究,這仍需進(jìn)一步深入。
綜上所述,MCM3AP-AS1 在膽管癌細(xì)胞表達(dá)上調(diào)并發(fā)揮致癌基因功能,下調(diào)MCM3AP-AS1 表達(dá)可通過(guò)抑制EMT 和JAK/STAT3 信號(hào)通路活性而抑制細(xì)胞增殖和侵襲,下調(diào)MCM3AP-AS1 表達(dá)可能有望成為膽管癌治療的新策略。
利益沖突:所有作者均聲明不存在利益沖突。