李正雄 王雅棣
肺癌是呼吸系統(tǒng)最常見的惡性腫瘤,也是導(dǎo)致全球腫瘤相關(guān)死亡的主要原因之一[1]。非小細(xì)胞肺癌(non-small cell lung cancer,NSCLC)約占所有肺癌的85%,據(jù)報(bào)道NSCLC 患者5年生存率低于15%[2-3]。近年來(lái),NSCLC 的診斷和治療取得了較大的進(jìn)展,鉑類化療藥物已被用作中晚期患者術(shù)后的標(biāo)準(zhǔn)輔助治療方案。順鉑(cisplatin,DDP)是一種含鉑化合物,是臨床用于NSCLC 化療的一線藥物[4]。目前,由于NSCLC細(xì)胞對(duì)DDP 的化療敏感性降低導(dǎo)致其臨床應(yīng)用受到較大限制并嚴(yán)重影響患者預(yù)后。因此,尋找新的途徑使NSCLC 耐藥細(xì)胞重新獲得對(duì)DDP 的化療敏感性對(duì)于改善患者的臨床療效及預(yù)后具有重要意義。
長(zhǎng)鏈非編碼RNA(long non-coding RNA,lncRNA)長(zhǎng)度超過(guò)200 個(gè)核苷酸,無(wú)蛋白質(zhì)編碼能力,但能夠在轉(zhuǎn)錄水平上調(diào)節(jié)基因表達(dá)[5]。迄今為止,研究者們一直在努力闡明lncRNA 在各種疾病發(fā)生中的作用和機(jī)制[6]。研究發(fā)現(xiàn),lncRNA 可以通過(guò)降低細(xì)胞生長(zhǎng)和增加細(xì)胞凋亡而改善耐藥腫瘤細(xì)胞對(duì)DDP 的化療敏感性[7-8]。本研究前期研究發(fā)現(xiàn),鐵蛋白重鏈1 假基因3(ferritin heavy chain 1 pseudogene 3,F(xiàn)TH1P3)在NSCLC 癌組織和細(xì)胞中高表達(dá),并具有促進(jìn)NSCLC細(xì)胞遷移和侵襲及上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化(epithelialmesenchymal transition,EMT)的能力[9]。本研究旨在明確FTH1P3 對(duì)人肺癌DDP 耐藥細(xì)胞株(A549/DDP)DDP 化療敏感性的影響,并探究其潛在的分子機(jī)制。
A549 與A549/DDP 細(xì)胞購(gòu)自美國(guó)ATCC 全球生物資源中心。FTH1P3 特異性短干擾RNA(si-FT H1P3)、陰性對(duì)照短干擾RNA(si-NC)、miR-218 抑制物、陰性對(duì)照(NC)抑制物、miR-218 模擬物、陰性對(duì)照模擬物寡核苷酸序列均購(gòu)自蘇州吉瑪基因公司。野生型(wt)-FTH1P3 重組報(bào)告載體與突變型(mut)-FTH1P3 重組報(bào)告載體均購(gòu)自深圳孜科科學(xué)儀器有限公司。RPMI1640 培養(yǎng)基與胎牛血清(FBS)均購(gòu)自美國(guó)Gibco 公司。Opti-MEM 培養(yǎng)基及Lipofectamine 2000 轉(zhuǎn)染試劑均購(gòu)自美國(guó)Thermo Fisher Scientific 公司。0.25%胰蛋白酶、雙抗、3-(4, 5-二甲基噻唑-2)-2,5-二苯基四氮唑溴鹽(MTT)與DDP 均購(gòu)自美國(guó)Sigma 公司。TRIzol、PrimeScript? RT-PCR 與SYBR Premix Ex Taq 試劑均購(gòu)自北京Takara 公司。膜聯(lián)蛋白V(Annexin V)-FITC 與碘化丙啶(PI)試劑均購(gòu)自美國(guó)BioLegend 公司。半胱天冬蛋白酶3(Casp3)活性試劑與熒光素酶報(bào)告基因檢測(cè)系統(tǒng)均購(gòu)自美國(guó)Promega 公司。RNA 結(jié)合蛋白免疫沉淀(RIP)試劑購(gòu)自美國(guó)Millipore 公司??谷薬rgonaute 2(Ago2)抗體與IgG 抗體均購(gòu)自美國(guó)Abcam 公司。FTH1P3、多藥耐藥關(guān)聯(lián)蛋白1(multidrug resistance-associated protein 1,MRP1)、ATP 結(jié)合家族亞家族B 成員1(ATP binding cassette subfamily B member 1,ABCB1)、miR-218、甘油醛-3-磷酸脫氫酶(GAPDH)與U6 基因特異性引物均購(gòu)自美國(guó)Invitrogen 公司。
1.2.1 細(xì)胞培養(yǎng)與轉(zhuǎn)染 所有細(xì)胞采用RPMI1640培養(yǎng)基并添加10% FBS 與1%雙抗,放置在37℃含5%CO2的細(xì)胞培養(yǎng)箱中培養(yǎng)。為維持A549/DDP 細(xì)胞對(duì)DDP 的耐藥性,在細(xì)胞培養(yǎng)時(shí)添加2 μM 的DDP。為干擾FTH1P3 與miR-218 的內(nèi)源性表達(dá),分別合成si-FTH1P3 與miR-218 抑制物,并以si-NC與NC 抑制物為陰性對(duì)照,序列信息見表1。將A549/DDP 按5×106/孔接種至6 孔板中。24 h 后,根據(jù)Lipofectamine 2000 轉(zhuǎn)染試劑說(shuō)明書,加入500 μL的 Opti-MEM 培養(yǎng)基將100 nM 的寡核苷酸序列瞬時(shí)轉(zhuǎn)染至細(xì)胞。6 h 后,棄去培養(yǎng)基,并重新添加新鮮RPMI1640 培養(yǎng)基。48 h 后,用0.25%胰蛋白酶消化分離細(xì)胞,收集細(xì)胞用于下一步實(shí)驗(yàn)。
表1 序列信息
1.2.2 熒光定量PCR 試驗(yàn) 采用TRIzol 試劑從細(xì)胞中提取總RNA。采用PrimeScript? RT-PCR 試劑將1 μg 總RNA 反轉(zhuǎn)錄為cDNA。在ABI 7 500 RT-PCR系統(tǒng)中采用SYBR Premix Ex Taq 試劑分析FTH1P3、MRP1、ABCB1 與miR-218 表達(dá)。引物序列信息見表2,GAPDH 作為FTH1P3、MRP1 與ABCB1 的內(nèi)參對(duì)照,U6 作為miR-218 的內(nèi)參對(duì)照。反應(yīng)條件:95℃2 min;95℃ 15 s,60℃ 45 s,40 個(gè)循環(huán);72℃ 5 min;4℃30 min。實(shí)驗(yàn)獨(dú)立重復(fù)3 次,通過(guò)2-ΔΔCt法定量分析FTH1P3、MRP1、ABCB1 與miR-218 表達(dá)。
表2 引物序列信息
1.2.3 MTT 法 采用MTT 法分析DDP 對(duì)細(xì)胞的生長(zhǎng)抑制作用。將轉(zhuǎn)染后的A549/DDP 細(xì)胞以4×103/孔接種在96 孔板中。12 h 后,采用不同濃度的DDP(0、2、4、8、16、32 和64 μM)處理細(xì)胞1 、2 和3 d。將10 μL 的MTT(5 mg/mL)加入每個(gè)孔中,并在37℃下孵育4 h。然后加入100 μL 二甲基亞砜使晶體溶解,使用酶標(biāo)儀在450 nm 下檢測(cè)各孔光密度(OD)值。實(shí)驗(yàn)獨(dú)立重復(fù)3 次,半抑制濃度(IC50)代表抑制一半A549/DDP 細(xì)胞生存的DDP 濃度。
1.2.4 流式細(xì)胞術(shù) 采用流式細(xì)胞術(shù)檢測(cè)細(xì)胞凋亡。將轉(zhuǎn)染后的A549/DDP 按5×106/孔接種至6 孔板中,在37℃培養(yǎng)48 h,收集細(xì)胞。將細(xì)胞用PBS 稀釋至約1×106/mL,采用75%乙醇在4℃固定過(guò)夜。在暗室中37℃用5 μL 膜聯(lián)蛋白V-FITC 試劑染色20 min,隨后加入3 μL 的 PI 試劑染色15 min。最后,在FACScan 流式細(xì)胞儀中上樣檢測(cè),實(shí)驗(yàn)獨(dú)立重復(fù)3 次,并用CellQuest Pro 軟件分析細(xì)胞凋亡率。
1.2.5 Caspase-3 活性試驗(yàn) 采用Caspase-3 活性試驗(yàn)檢測(cè)細(xì)胞凋亡。收集1×106個(gè)轉(zhuǎn)染后的A549/DDP細(xì)胞,按照Caspase-3 活性試劑說(shuō)明書加入裂解液裂解細(xì)胞并獲得蛋白,在37℃加入反應(yīng)緩沖液孵育30 min,加入底物孵育15 min。采用酶標(biāo)儀在405 nm下檢測(cè)各孔OD 值,并計(jì)算Caspase-3 活性(實(shí)驗(yàn)組OD/對(duì)照組OD×100%)。
1.2.6 Hoechst 33 258 染色試驗(yàn) 采用Hoechst 33 258染色試驗(yàn)觀察細(xì)胞凋亡。將轉(zhuǎn)染后的A549/DDP 細(xì)胞按7×104/孔接接種至24 孔板的細(xì)胞爬片中,在37℃培養(yǎng)48 h,取出爬片。加入1 μL 的Hoechst 33 258在37℃下染色3 min,封片并在熒光顯微鏡下觀察凋亡細(xì)胞。
1.2.7 熒光素酶報(bào)告基因試驗(yàn) 使用StarBase v2.0(http://starbase.sysu.edu.cn/)數(shù)據(jù)庫(kù)預(yù)測(cè)FTH1P3 轉(zhuǎn)錄本序列與miR-218 序列之間的結(jié)合位點(diǎn)。將A549/DDP 按3× 105/孔接種至12 孔板中,24 h 后,加入Lipofectamine 2000 轉(zhuǎn)染試劑瞬時(shí)共轉(zhuǎn)染500 ng wt-FTH1P3 或mut-FTH1P3 重組報(bào)告載體(表達(dá)螢火蟲熒光素酶),50 ng pRL-TK(表達(dá)海腎熒光素酶)和25 μM miR-218 抑制物與NC 抑制物或25 μM miR-218 模擬物與NC 模擬物。48 h 后,采用熒光素酶報(bào)告基因檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)螢火蟲與海腎熒光素酶值。以海腎熒光素酶值為參照,并計(jì)算相對(duì)熒光素酶活性(螢火蟲熒光素酶值/海腎熒光素酶值×100%)。
1.2.8 RIP 試驗(yàn) 收集約106個(gè)A549/DDP 細(xì)胞,按照RNA 結(jié)合蛋白免疫沉淀試劑說(shuō)明書使用含有蛋白酶抑制劑和RNA 酶抑制劑的RIP 裂解液裂解細(xì)胞。將得到的細(xì)胞提取物與抗人Ago2 抗體或IgG 抗體與RIP 緩沖液一起孵育1 h,隨后經(jīng)磁珠處理。用蛋白酶K 消化蛋白質(zhì),提取免疫沉淀的RNA 進(jìn)行熒光定量PCR 并檢測(cè)FTH1P3 表達(dá)。
采用SPSS 21.0 軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表示采用±s,兩組均數(shù)之間的比較采用t檢驗(yàn),多組均數(shù)之間比較采用單因素方差分析和Tukey 檢驗(yàn)。以P<0.05 為差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。
與A549 細(xì)胞相比,A549/DDP 細(xì)胞經(jīng)DDP 處理1、2 及3 d 后,IC50分別升高至(3.71±0.42)倍、(3.92±0.35)倍與(4.56±0.60)倍(均P<0.01,圖1A);A549/DDP 細(xì)胞中耐藥基因MRP1 和ABCB1 mRNA表達(dá)水平顯著增加(均P<0.05,圖1B);A549/DDP 細(xì)胞中FTH1P3 表達(dá)水平顯著上調(diào)(P<0.01,圖1C),而miR-218 表達(dá)水平顯著下調(diào)(P<0.05,圖1D)。
與si-NC 相比,si-FTH1P3 轉(zhuǎn)染顯著抑制A549/DDP 細(xì)胞中FTH1P3 表達(dá)(P<0.001,圖2A);si-FTH 1P3 轉(zhuǎn)染A549/DDP 細(xì)胞經(jīng)DDP 處理1、2 及3 d 后,IC50分別降低至(0.73±0.15)倍、(0.55±0.19)倍及(0.48±0.06)倍(均P<0.05,圖2B);si-FTH1P3 轉(zhuǎn)染A549/DDP 細(xì)胞中MRP1 和ABCB1 基因mRNA 表達(dá)顯著降低(均P<0.05,圖2C)。
與si-NC 相比,si-FTH1P3 轉(zhuǎn)染A549/DDP 細(xì)胞1、2 及3 d 后,細(xì)胞生長(zhǎng)能力顯著降低(P<0.05,圖3A)。與si-NC 相比,si-FTH1P3 轉(zhuǎn)染A549/DDP細(xì)胞凋亡率(P<0.001,圖3B)、單個(gè)視野下細(xì)胞凋亡數(shù)(P<0.01,圖3C)及Caspase-3 活性(P<0.05,圖3D)均顯著升高。
生物信息學(xué)分析顯示,F(xiàn)TH1P3 轉(zhuǎn)錄本中AAG CACA 序列可直接與miR-218 中UUCGUGU 序列結(jié)合(圖4A)。與NC 抑制物相比,miR-218 抑制物轉(zhuǎn)染顯著抑制A549/DDP 細(xì)胞中miR-218 表達(dá)(P<0.05),與NC 模擬物相比,miR-218 模擬物轉(zhuǎn)染顯著促進(jìn)A549/DDP 細(xì)胞中miR-218 表達(dá)(P<0.001),見圖4B。與NC 抑制物相比,miR-218 抑制物轉(zhuǎn)染顯著增加wt-FTH1P3 重組報(bào)告載體的相對(duì)熒光素酶活性(P<0.05),但對(duì)mut-FTH1P3 重組報(bào)告載體的相對(duì)熒光素酶活性無(wú)明顯影響P>0.05);與NC 模擬物相比,miR-218模擬物轉(zhuǎn)染顯著降低wt-FTH1P3 重組報(bào)告載體的相對(duì)熒光素酶活性(P<0.05),但對(duì)mut-FTH1P3 重組報(bào)告載體的相對(duì)熒光素酶活性無(wú)明顯影響(P>0.05),見圖4C。與抗IgG 抗體相比,抗Ago2 抗體顯著增加A549/DDP 細(xì)胞中FTH1P3 富集(P<0.001,圖4D)。與si-NC 相比,si-FTH1P3 顯著促進(jìn)A549/DDP 細(xì)胞中miR-218 表達(dá)(P<0.05,圖4E)。
與NC 抑制物相比,miR-218 抑制物轉(zhuǎn)染顯著降低經(jīng)si-FTH1P3 處理的A549/DDP 細(xì)胞中miR-218表達(dá)(P<0.05,圖5A);miR-218 抑制物轉(zhuǎn)染經(jīng)si-FTH1P3 處理的A549/DDP 細(xì)胞經(jīng)DDP 處理1 、2 及3 d 后IC50分別升高至(1.14±0.12)倍、(1.23±0.14)倍及(1.36±0.10)倍(均P<0.05,圖5B);miR-218 抑制物轉(zhuǎn)經(jīng)染si-FTH1P3 處理的A549/DDP 細(xì)胞中MRP1和ABCB1 基因mRNA 表達(dá)水平顯著升高(均P<0.05,圖5C);miR-218 抑制物轉(zhuǎn)染經(jīng)si-FTH1P3 處理的A549/DDP 細(xì)胞1、2 及3 d 后細(xì)胞生長(zhǎng)能力顯著升高(P<0.05,圖5D)。與NC 抑制物相比,miR-218 抑制物轉(zhuǎn)染經(jīng)si-FTH1P3 處理的A549/DDP 細(xì)胞凋亡率(圖5E)、單個(gè)視野下細(xì)胞凋亡數(shù)(圖5F)及Caspase-3活性(圖5G)均顯著降低(均P<0.05)。
圖2 干擾FTH1P3 對(duì)A549/DDP 細(xì)胞DDP 化療敏感性的影響
圖3 干擾FTH1P3 降低A549/DDP 細(xì)胞生長(zhǎng)能力并促進(jìn)細(xì)胞凋亡
圖4 FTH1P3 對(duì)miR-218 的調(diào)控作用分析
圖5 干擾miR-218 逆轉(zhuǎn)經(jīng)si-FTH1P3 處理的A549/DDP 細(xì)胞對(duì)DDP 的化療敏感性
目前,NSCLC 細(xì)胞對(duì)DDP 的耐藥問題日益嚴(yán)重,已成為患者臨床化療中面臨的主要障礙之一[10]。因此,如何使耐藥NSCLC 細(xì)胞重新獲得對(duì)DDP 的化療敏感性是迫切需要解決的問題。研究發(fā)現(xiàn),部分lncRNA參與調(diào)節(jié)惡性腫瘤細(xì)胞的化療耐藥性[11]。如Long 等[12]研究發(fā)現(xiàn),長(zhǎng)停滯特異性基因產(chǎn)物5(growth-arrestspecific 5,GAS5)通過(guò)E2F4-PARP1-MAPK 信號(hào)軸降低上皮性卵巢癌對(duì)DDP 的化療耐藥性。Ge 等[13]證實(shí)干擾FOXD2 反義鏈RNA 1(FOXD2 adjacent opp osite strand RNA 1,F(xiàn)OXD2-AS1)通過(guò)miR185-5p/SIX1軸降低NSCLC 細(xì)胞對(duì)DDP 的化療耐藥性。Yang等[14]揭示尿路上皮癌相關(guān)蛋白1(urothelial carcinoma antigen 1,UCA1)通過(guò)下調(diào)miR-513a-5p 提高視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤細(xì)胞存活率并增強(qiáng)多重化療耐藥性。此外,Cheng 等[15]報(bào)道干擾HOX 轉(zhuǎn)錄反義RNA(HOX 轉(zhuǎn)錄反義RNA,HOTAIR)通過(guò)上調(diào)miR-34a 抑制PI3K/Akt 和Wnt/β-catenin 信號(hào)通路而降低胃癌細(xì)胞對(duì)DDP 的化療耐藥性。由此可見,研究lncRNA 在NSCLC 化療耐藥中的作用機(jī)制是十分必要的。
FTH1P3 是FHC 基因家族的成員之一,長(zhǎng)度為954 個(gè)核苷酸,位于人染色體2p23.3 區(qū)域。在神經(jīng)膠質(zhì)瘤中,F(xiàn)TH1P3 表達(dá)上調(diào)與細(xì)胞增殖和凋亡相關(guān)[16]。在子宮頸癌中,F(xiàn)TH1P3 促進(jìn)HeLa 和SiHa 細(xì)胞的增殖、侵襲和遷移[17]。在口腔鱗狀細(xì)胞癌中,過(guò)表達(dá)FTH1P3 顯著促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的體外生長(zhǎng),而沉默F(xiàn)TH1P3 抑制細(xì)胞生長(zhǎng)[18]。在食管鱗狀細(xì)胞癌中,干擾FTH1P3 抑制細(xì)胞的增殖、克隆形成、遷移和侵襲能力[19]。另有研究發(fā)現(xiàn),F(xiàn)TH1P3 與乳腺癌細(xì)胞對(duì)紫杉醇的耐藥性有關(guān)[20]。本課題組前期研究報(bào)道,干擾FTH1P3 抑制NSCLC 細(xì)胞的遷移和侵襲,并降低EMT,表現(xiàn)為降低N-cadherin、Vimentin 和Snail 蛋白表達(dá),但增加E-cadherin 蛋白表達(dá)[9]。本研究發(fā)現(xiàn),F(xiàn)TH1P3 在A549/DDP 細(xì)胞表達(dá)上調(diào)。由此推測(cè),F(xiàn)TH1P3 表達(dá)上調(diào)可能與A549/DDP 細(xì)胞的化療耐藥性有關(guān)。通過(guò)檢測(cè)干擾FTH1P3 對(duì)A549/DDP 細(xì)胞DDP 化療敏感性的影響,發(fā)現(xiàn)干擾FTH1P3 增加A549/DDP 細(xì)胞對(duì)DDP 的化療敏感性,表現(xiàn)為IC50降低,MRP1 和ABCB1 mRNA 表達(dá)降低;同時(shí)A549/DDP細(xì)胞生長(zhǎng)能力降低、細(xì)胞凋亡增加及Caspase-3 活性升高。上述結(jié)果表明,F(xiàn)TH1P3 在A549/DDP 細(xì)胞中表達(dá)上調(diào),F(xiàn)TH1P3 降低A549/DDP細(xì)胞對(duì)DDP 的化療敏感性。
研究發(fā)現(xiàn),miR-218 在多種腫瘤組織中表達(dá)下調(diào),并發(fā)揮抑癌作用[21]。另有研究表明,miR-218 增加腫瘤細(xì)胞對(duì)DDP 的化療敏感性,包括食道癌、前列腺癌、乳腺癌和胃癌等[22-25]。本研究發(fā)現(xiàn)miR-218 在A549/DDP 細(xì)胞表達(dá)下調(diào),與Xie 等[26]研究結(jié)果一致。此外,干擾FTH1P3 增加A549/DDP 細(xì)胞中miR-218 表達(dá)。lncRNA 通過(guò)充當(dāng)miRNA 的分子海綿而發(fā)揮調(diào)控miRNA 的作用機(jī)制[27]。如RP11-838N2.4通過(guò)充當(dāng)分子海綿抑制miR-10a 增加膠質(zhì)母細(xì)胞瘤細(xì)胞對(duì)替莫唑胺的化療敏感性[28],沉默LINC00707 通過(guò)充當(dāng)分子海綿抑制miR-145 增強(qiáng)NSCLC 耐藥細(xì)胞對(duì)DDP 的化療敏感性[29],由此推測(cè)FTH1P3 可能通過(guò)分子海綿方式調(diào)控miR-218 表達(dá)。熒光素酶報(bào)告基因和RIP試驗(yàn)證實(shí),F(xiàn)TH1P3 轉(zhuǎn)錄本中AAGCACA 序列可直接與miR-218 中UUCGUGU 序列結(jié)合。目前已有研究報(bào)道,沉默miR-218 增加A549/DDP 細(xì)胞對(duì)DDP 的耐藥性[30]。本研究發(fā)現(xiàn),干擾miR-218 逆轉(zhuǎn)經(jīng)si-FTH1P3 處理的A549/DDP 細(xì)胞對(duì)DDP 的化療敏感性,表現(xiàn)為IC50升高,MRP1 和ABCB1 基因mRNA表達(dá)上調(diào),細(xì)胞生長(zhǎng)能力升高、凋亡細(xì)胞減少及Caspase-3 活性降低。上述結(jié)果與以往報(bào)道結(jié)果一致,表明干擾miR-218 降低A549/DDP 細(xì)胞對(duì)DDP 的化療敏感性,并進(jìn)一步證實(shí)FTH1P3 通過(guò)充當(dāng)分子海綿下調(diào)miR-218 表達(dá)從而降低A549/DDP 細(xì)胞對(duì)DDP的化療敏感性。
綜上所述,本研究發(fā)現(xiàn)FTH1P3 在A549/DDP 細(xì)胞中表達(dá)上調(diào),F(xiàn)TH1P3 靶向miR-218 降低A549/DDP 細(xì)胞對(duì)DDP 的化療敏感性。此外,本研究存在一定的局限性。首先,僅在A549/DDP 細(xì)胞中檢測(cè)干擾FTH1P3 對(duì)A549/DDP 細(xì)胞DDP 化療敏感性的影響,未在其他NSCLC 耐藥細(xì)胞株中進(jìn)行驗(yàn)證。其次,F(xiàn)TH1P3 不僅局限于調(diào)控miR-218,還存在調(diào)控其他的miRNA。再者,盡管miR-218 是FTH1P3 的分子海綿,但尚未鑒定其下游靶基因。最后,尚未能在動(dòng)物模型中證實(shí)本次研究結(jié)果。因此,本課題組下一步計(jì)劃將從上述各個(gè)方面繼續(xù)探究FTH1P3 對(duì)A549/DDP細(xì)胞DDP 化療敏感性的調(diào)控機(jī)制。