LncRNA-NEF轉(zhuǎn)錄激活FOXA2并通過(guò)抑制β-catenin信號(hào)通路抑制肝癌細(xì)胞的EMT過(guò)程

車軍 楊柳青 孫斌 賈澤博

肝細(xì)胞癌(HCC)占原發(fā)性肝癌的80～90%，是全世界第四大最常見癌癥相關(guān)死亡原因[1]。轉(zhuǎn)移是癌癥的標(biāo)志性事件，伴隨轉(zhuǎn)移細(xì)胞獲得了耐藥的能力[2]。研究表明，上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化(EMT)是許多癌癥中促進(jìn)轉(zhuǎn)移的關(guān)鍵步驟[3]，而其逆過(guò)程，即間充質(zhì)-上皮轉(zhuǎn)化(MET)則可能有利于轉(zhuǎn)移抑制或降低癌細(xì)胞耐藥性[4]。在EMT過(guò)程中，上皮細(xì)胞失去其與基底的連接，喪失頂-基極性，并通過(guò)一系列的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)過(guò)程，形成侵襲性表型[5]。研究表明，EMT的標(biāo)志性特征是上皮性標(biāo)志物E-cadherin蛋白的丟失，伴隨間充質(zhì)性標(biāo)志物Vimentin和Snail等蛋白表達(dá)的增加。當(dāng)腫瘤細(xì)胞獲得侵襲性間充質(zhì)性表型時(shí)，它們的運(yùn)動(dòng)性和侵襲性增加，有利于其從局部擴(kuò)散并滲透到血管中[6]。因此，靶向和逆轉(zhuǎn)腫瘤細(xì)胞的EMT過(guò)程，實(shí)現(xiàn)MET，可能將有效減緩腫瘤細(xì)胞的侵襲和遠(yuǎn)端擴(kuò)散[7-9]。已有大量研究揭示，Snail、TWIST、Slug和FOXA2均參與調(diào)節(jié)EMT過(guò)程[5]。FOXA2是其中一種關(guān)鍵的EMT抑制性轉(zhuǎn)錄因子，但其調(diào)節(jié)癌癥轉(zhuǎn)移的分子機(jī)制仍不清楚。最近已有研究顯示，lncRNA-NEF能以順式作用方式直接調(diào)節(jié)其基因組鄰近基因FOXA2的轉(zhuǎn)錄[10]。但lncRNA-NEF是否能夠通過(guò)FOXA2抑制EMT過(guò)程，以及其抑制EMT的何種信號(hào)通路，目前仍不十分清楚。在本研究中，筆者證實(shí)了lncRNA-NEF通過(guò)順式作用方式轉(zhuǎn)錄激活FOXA2并通過(guò)抑制β-catenin信號(hào)通路抑制肝癌細(xì)胞的EMT過(guò)程。

資料與方法

一、肝癌和癌旁組織來(lái)源

收集2018至2019年醫(yī)院肝癌患者手術(shù)切除的肝癌及癌旁組織10對(duì)。經(jīng)患者和醫(yī)院倫理批準(zhǔn)同意后，采用上述組織進(jìn)行研究。

二、肝癌細(xì)胞系細(xì)胞培養(yǎng)和藥物處理

永生化的正常肝細(xì)胞MiHA、肝癌細(xì)胞系Hep3B、Huh7、HepG2、Sk-Hep-1購(gòu)自ATCC(American Type Culture Collection，美國(guó))。所有細(xì)胞系細(xì)胞均培養(yǎng)在含有10%胎牛血清(Gibco，美國(guó))、100 IU/mL青霉素和100 μg/mL鏈霉素(Sigma-Aldrich，德國(guó))的DMEM培養(yǎng)液(Gibco，美國(guó))中，培養(yǎng)于37 ℃ 5% CO2孵育箱。Hep3B細(xì)胞接種于6-孔板里，TGF-β處理組加入2 ng/mL的TGF-β(Sigma-Aldrich，德國(guó))，處理72 h[11]；對(duì)照組加入等體積的生理鹽水。

三、載體構(gòu)建和轉(zhuǎn)染

構(gòu)建FOXA2過(guò)表達(dá)的載體pcDNA3.1(+)購(gòu)自南京金斯瑞生物科技(南京，中國(guó))。采用Lipofectamine 3000(賽默飛世爾，美國(guó))進(jìn)行轉(zhuǎn)染。

四、實(shí)時(shí)熒光定量PCR檢測(cè)

組織和細(xì)胞的總RNA，采用動(dòng)物組織總RNA提取試劑盒(DP431，天根生化)進(jìn)行提取。反轉(zhuǎn)錄RT-PCR采用lnRcute lncRNA cDNA第一鏈合成試劑盒(去基因組)(貨號(hào)KR202，天根生化)和FastKing一步法除基因組cDNA第一鏈合成預(yù)混試劑(貨號(hào)KR118，天根生化)進(jìn)行。實(shí)時(shí)熒光定量PCR引物見表1。

五、檢測(cè)

組織和細(xì)胞的總蛋白采用RIPA裂解液(89900，賽默飛世爾)提取。一抗抗體分別為E-cadherin小鼠抗人單抗(貨號(hào)14472，CST)，Vimentin兔抗人單抗(貨號(hào)5741，CST)，Snail兔抗人單抗(貨號(hào)3879，CST)，F(xiàn)OXA2兔抗人單抗(貨號(hào)8186，CST)，p-β-catenin(phospho Y228)兔抗人單抗(貨號(hào)ab32403，ABCam)，Total β-catenin兔抗人單抗(貨號(hào)ab223075，ABCam)，CCND1兔抗人單抗(貨號(hào)ab16663，ABCam)，CD44兔抗人單抗(貨號(hào)ab189524，ABCam)，VEGF兔抗人單抗(貨號(hào)ab150375，ABCam)，β-actin小鼠抗人(貨號(hào)ab8226，ABCam)。

表1 實(shí)時(shí)熒光定量PCR引物列表

六、統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

采用GraphPad Prism 8.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，計(jì)量數(shù)據(jù)以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差的形式表示。比較兩組間差異，采用的統(tǒng)計(jì)學(xué)方法為t檢驗(yàn)，比較多組間差異，采用的統(tǒng)計(jì)學(xué)方法為One-way ANOVA。當(dāng)P<0.05時(shí)為具有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。

結(jié) 果

一、LncRNA-NEF在肝癌組織中和肝癌細(xì)胞中的表達(dá)

lncRNA-NEF在肝癌組織中的表達(dá)水平為0.28±0.09，在癌旁組織中表達(dá)水平為1.05±0.34，差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t=3.792，P<0.05)。lncRNA-NEF與FOXA2 mRNA在Hep3B細(xì)胞、Huh7細(xì)胞、HepG2細(xì)胞、Sk-Hep-1細(xì)胞中的表達(dá)水平明顯低于MiHA細(xì)胞(永生化的正常肝細(xì)胞，作為對(duì)照組)，差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。見表2。

表2 各細(xì)胞中l(wèi)ncRNA-NEF RNA與FOXA2 mRNA的表達(dá)情況對(duì)比

二、在體外采用TGF-β處理能引起Hep3B細(xì)胞進(jìn)入EMT轉(zhuǎn)化并增強(qiáng)其侵襲能力

根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果，Hep3B細(xì)胞是相對(duì)高表達(dá)lncRNA-NEF和FOXA2的，使用TGF-β處理(2 ng/mL，處理72 h)Hep3B細(xì)胞，使其進(jìn)入EMT轉(zhuǎn)化，實(shí)驗(yàn)分組為對(duì)照組(NC)和TGF-β處理組(TGF-β)。檢測(cè)Hep3B細(xì)胞內(nèi)E-cadherin、Vimentin、Snail蛋白因子的表達(dá)量，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，E-cadherin表達(dá)量顯著降低，Vimentin和Snail的表達(dá)量顯著升高，差距均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，證明經(jīng)TGF-β處理后的Hep3B細(xì)胞的確出現(xiàn)了間充質(zhì)細(xì)胞的典型特征(圖 1A)。進(jìn)一步檢測(cè)出現(xiàn)間充質(zhì)細(xì)胞典型特征的Hep3B細(xì)胞內(nèi)lncRNA-NEF的RNA和FOXA2的mRNA的表達(dá)情況，發(fā)現(xiàn)Hep3B細(xì)胞進(jìn)入EMT后，lncRNA-NEF的RNA和FOXA2的mRNA表達(dá)均被顯著下調(diào)(P<0.05)。為了進(jìn)一步驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)果，采用Transwell實(shí)驗(yàn)，檢測(cè)對(duì)照組和TGF-β處理組的Hep3B細(xì)胞的侵襲能力。結(jié)果顯示，與對(duì)照組相比，TGF-β處理組的細(xì)胞侵襲能力顯著增強(qiáng)(P<0.05)(圖 1B)。具體數(shù)據(jù)見表3。

(A)檢測(cè)Hep3B細(xì)胞內(nèi)E-cadherin、Vimentin、Snail蛋白因子的表達(dá)量；(B)采用Transwell實(shí)驗(yàn)檢測(cè)了2組細(xì)胞的體外侵襲能力

三、在體外過(guò)表達(dá)FOXA2能引起HepG2細(xì)胞進(jìn)入MET轉(zhuǎn)化并降低其侵襲能力

HepG2細(xì)胞是相對(duì)低表達(dá)lncRNA-NEF和FOXA2的，采用過(guò)表達(dá)FOXA2的策略，向HepG2細(xì)胞中轉(zhuǎn)染pcDNA3.1-FOXA2質(zhì)粒，使細(xì)胞進(jìn)入MET轉(zhuǎn)化。實(shí)驗(yàn)分組為對(duì)照組(NC)和pcDNA3.1-FOXA2轉(zhuǎn)染組(pcDNA3.1-FOXA2)。首先檢測(cè)FOXA2的mRNA和蛋白質(zhì)的表達(dá)水平，結(jié)果顯示，與對(duì)照組相比，pcDNA3.1-FOXA2轉(zhuǎn)染組細(xì)胞的確過(guò)表達(dá)了FOXA2(P<0.05，圖2A)。隨后檢測(cè)HepG2細(xì)胞內(nèi)E-cadherin、Vimentin、Snail蛋白因子的表達(dá)量，結(jié)果顯示，與對(duì)照組相比，E-cadherin表達(dá)量顯著升高、Vimentin和Snail的表達(dá)量顯著降低，差距均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05，圖2B)，證明轉(zhuǎn)染了pcDNA3.1-FOXA2質(zhì)粒后的Hep3B細(xì)胞的確出現(xiàn)了上皮細(xì)胞的典型特征。檢測(cè)lncRNA-NEF的RNA表達(dá)水平，發(fā)現(xiàn)lncRNA-NEF的RNA表達(dá)水平顯著升高。為了進(jìn)一步驗(yàn)證細(xì)胞的確進(jìn)入了MET轉(zhuǎn)化，采用Transwell實(shí)驗(yàn)，檢測(cè)了對(duì)照組和pcDNA3.1-FOXA2轉(zhuǎn)染組的HepG2細(xì)胞的侵襲能力。結(jié)果顯示，與對(duì)照組相比，pcDNA3.1-FOXA2轉(zhuǎn)染組的細(xì)胞侵襲能力顯著降低(圖2C)。具體數(shù)據(jù)見表3。

表3 Hep3B細(xì)胞蛋白因子、lncRNA-NEF RNA、FOXA2 mRNA的表達(dá)量與體外侵襲能力

四、LncRNA-NEF和FOXA2通過(guò)抑制β-catenin信號(hào)通路抑制肝癌細(xì)胞的EMT過(guò)程

采用Western blot技術(shù)，檢測(cè)了對(duì)照組(NC)和TGF-β處理組(TGF-β)的Hep3B細(xì)胞(圖 3A)以及對(duì)照組(NC)和pcDNA3.1-FOXA2轉(zhuǎn)染組的HepG2細(xì)胞(圖 3B)中磷酸化的β-catenin(p-β-catenin)、總β-catenin，以及β-catenin信號(hào)通路中的關(guān)鍵蛋白CCND1、CD44和VEGF蛋白因子的表達(dá)量情況。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，與對(duì)照組相比，TGF-β處理組的Hep3B細(xì)胞內(nèi)磷酸化的β-catenin(p-β-catenin)表達(dá)量顯著增高(P<0.05)，而總β-catenin蛋白水平不變。隨后檢測(cè)的β-catenin信號(hào)通路下游蛋白CCND1和CD44在TGF-β處理組表達(dá)被上調(diào)，以及VEGF在TGF-β處理組表達(dá)被下調(diào)(P<0.05)。與對(duì)照組相比，pcDNA3.1-FOXA2轉(zhuǎn)染組的HepG2細(xì)胞內(nèi)磷酸化的β-catenin(p-β-catenin)表達(dá)量顯著降低(P<0.05)，而總β-catenin蛋白水平不變。隨后檢測(cè)的β-catenin信號(hào)通路下游蛋白CCND1和CD44在過(guò)表達(dá)FOXA2組表達(dá)被下調(diào)，以及VEGF在過(guò)表達(dá)FOXA2組表達(dá)被上調(diào)(P<0.05)。具體數(shù)據(jù)見表4。

表3 HepG2細(xì)胞蛋白因子、lncRNA-NEF RNA、FOXA2 mRNA的表達(dá)量與體外侵襲能力

(A)檢測(cè)FOXA2的蛋白質(zhì)表達(dá)水平；(B)檢測(cè)HepG2細(xì)胞內(nèi)E-cadherin、Vimentin、Snail蛋白因子的表達(dá)量；(C)采用Transwell實(shí)驗(yàn)檢測(cè)了兩組細(xì)胞的體外侵襲能力

表4 細(xì)胞中p-β-catenin、Total-β-catenin、CCND1、CD44和VEGF的表達(dá)量

討 論

EMT是研究從良性腫瘤向惡性癌癥演變過(guò)程中信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)機(jī)制的有效模型，但對(duì)廣泛參與癌癥發(fā)生、發(fā)展的lncRNAs是如何在EMT過(guò)程中調(diào)節(jié)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)的，人們?nèi)灾跎?。本研究結(jié)果顯示，肝癌組織中l(wèi)ncRNA-NEF和FOXA2的RNA表達(dá)水平均顯著降低；在肝癌細(xì)胞中，lncRNA-NEF表達(dá)水平相對(duì)較低的細(xì)胞，F(xiàn)OXA2的RNA表達(dá)量也相對(duì)較低，lncRNA-NEF表達(dá)水平相對(duì)較高的細(xì)胞，F(xiàn)OXA2的RNA表達(dá)量也相對(duì)較高。這驗(yàn)證了之前的報(bào)道，即lncRNA-NEF和FOXA2的作用方式是順式的[10]。另外，在肝癌細(xì)胞系HepG2細(xì)胞中過(guò)表達(dá)FOXA2能夠顯著升高lncRNA-NEF的RNA水平，也進(jìn)一步驗(yàn)證了這一結(jié)果。同時(shí)結(jié)果還顯示，與對(duì)照組相比，TGF-β處理組的Hep3B細(xì)胞lncRNA-NEF和FOXA2的RNA和FOXA2的蛋白表達(dá)水平均顯著降低，侵襲能力顯著增強(qiáng)，而過(guò)表達(dá)FOXA2的HepG2細(xì)胞lncRNA-NEF和FOXA2的RNA和FOXA2的蛋白表達(dá)水平均顯著增高，侵襲能力顯著減弱，證明了lncRNA-NEF和FOXA2的確參與了肝癌細(xì)胞的EMT轉(zhuǎn)化。之前文獻(xiàn)報(bào)道，在小鼠模型中，激活的β-catenin信號(hào)通路，能夠負(fù)調(diào)控FOXA2的表達(dá)[12]。因此，本研究檢測(cè)磷酸化的β-catenin(p-β-catenin)、總β-catenin，以及β-catenin信號(hào)通路中的關(guān)鍵蛋白CCND1、CD44和VEGF蛋白因子的表達(dá)量情況，結(jié)果顯示，TGF-β處理組能夠誘導(dǎo)Hep3B細(xì)胞進(jìn)入EMT轉(zhuǎn)化并激活β-catenin信號(hào)通路；與此相反，過(guò)表達(dá)FOXA2能夠誘導(dǎo)HepG2細(xì)胞進(jìn)入MET轉(zhuǎn)化并抑制β-catenin信號(hào)通路。這些結(jié)果證實(shí)，lncRNA-NEF和FOXA2是通過(guò)抑制β-catenin信號(hào)通路來(lái)抑制肝癌細(xì)胞的EMT過(guò)程的。

盡管腫瘤早期診斷標(biāo)記物的研究領(lǐng)域在迅速發(fā)展，但大多數(shù)HCC患者被發(fā)現(xiàn)時(shí)，通常已是晚期，治療方案的可選擇性有限且臨床預(yù)后不良。在HCC中晚期患者中，腫瘤轉(zhuǎn)移一直是嚴(yán)重威脅患者長(zhǎng)期生存的主要危險(xiǎn)因素。根據(jù)本研究的結(jié)果，lncRNA-NEF可被認(rèn)為是EMT的候選抑制劑，lncRNA-NEF的增強(qiáng)表達(dá)可顯著減弱癌癥的轉(zhuǎn)移，這也為進(jìn)一步研究lncRNA-NEF作為HCC患者的治療靶標(biāo)，提供了可靠的基礎(chǔ)研究證據(jù)。