董翔 董猛 時曉曉 于若卉 蘇君君
作者單位:061000 滄州 河北省滄州中西醫(yī)結(jié)合醫(yī)院肝膽外科
肝細(xì)胞癌(hepatocellular carcinoma,HCC)是最常見的原發(fā)性肝癌類型,手術(shù)和肝移植是早期HCC治療的基礎(chǔ),目前隨著HCC治療方式的不斷改進(jìn),靶向治療也在HCC治療中占據(jù)重要地位,如索拉非尼已被批準(zhǔn)用于HCC的一線治療;然而由于HCC的高復(fù)發(fā)和高轉(zhuǎn)移特性,患者整體預(yù)后仍然較差,尤其是晚期患者的臨床治療效果亟需進(jìn)一步提升[1-2]。而積極探索、識別HCC發(fā)病機(jī)制和相關(guān)生物標(biāo)志物對提高HCC臨床治療效果具有重要意義。微小RNA(microRNAs,miRNAs)是一種非編碼RNA,參與了細(xì)胞增殖、分化、遷移、存活和凋亡等生物學(xué)過程。miR-203是在14q32.33染色體上發(fā)現(xiàn)的miRNA,主要作為腫瘤抑制因子參與人類腫瘤的發(fā)生發(fā)展[3]。miR-203a-3p是miR-203家族的一員,近年來研究顯示miR-203a-3p在調(diào)控腫瘤細(xì)胞的惡性生物學(xué)行為方面起著關(guān)鍵作用[4]。在原發(fā)性肝癌患者和HCC細(xì)胞系中,miR-203a-3p表達(dá)均下降,對HCC細(xì)胞增殖、遷移和侵襲也具有調(diào)控作用[5-6]。但miR-203a-3p調(diào)控HCC細(xì)胞生物學(xué)行為的相關(guān)分子機(jī)制尚未明確。LIM和SH3蛋白1(LIM and SH3 protein 1,LASP1)是一種多功能蛋白,參與癌癥細(xì)胞骨架的重組調(diào)控及細(xì)胞的侵襲、遷移,可作為癌癥預(yù)后評估的生物標(biāo)志物。在臨床樣本中,LASP1的表達(dá)與腫瘤的分級、大小和轉(zhuǎn)移有關(guān),LASP1表達(dá)上調(diào)可能通過與細(xì)胞骨架的相互作用和核易位的增加促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的增殖、遷移和侵襲,從而促進(jìn)腫瘤發(fā)展和轉(zhuǎn)移[7]。王賀等[8]檢測發(fā)現(xiàn),LASP1在原發(fā)性肝癌組織中的表達(dá)水平異常升高,其表達(dá)水平與腫瘤分化程度、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移以及TNM分期密切相關(guān),但是LASP1在HCC中的作用機(jī)制尚不清楚。本研究分析miR-203a-3p和LASP1對HCC細(xì)胞生物學(xué)行為的影響,并探索HCC中miR-203a-3p和LASP1的相互作用及其分子機(jī)制,以期為臨床治療HCC提供參考依據(jù)。
人HCC細(xì)胞HepG2購自北京晶萊華科生物技術(shù)有限公司。C57BL/6雄性小鼠,6~8周齡,體質(zhì)量18~22 g,購自北京唯尚立德生物科技有限公司,生產(chǎn)許可證號:SCXK(京)2021-0010。小鼠在SPF級屏障環(huán)境中飼養(yǎng),自由飲食飲水。本實驗經(jīng)醫(yī)院動物倫理委員會批準(zhǔn)(批準(zhǔn)號:2020121),實驗過程中嚴(yán)格遵循“3R”原則。主要試劑與儀器:DMEM培養(yǎng)基、胎牛血清、青霉素、鏈霉素購自美國賽默飛公司;LipofectamineTM2000轉(zhuǎn)染試劑盒、雙熒光素酶報告基因檢測試劑盒、Trizol試劑購自美國Invitrogen公司;RIPA細(xì)胞裂解液、ECL化學(xué)發(fā)光顯影試劑盒、CCK-8試劑盒、Annexin V-FITC/PI凋亡檢測試劑盒均購自上海貝博生物科技有限公司;Matrigel基質(zhì)膠、Transwell小室購自康寧生命科學(xué)(吳江)有限公司;miR-203a-3p模擬物(miR-203a-3p mimics)及陰性對照(miR-NC mimics)、LASP1過表達(dá)質(zhì)粒(pcDNA-LASP1)及陰性對照質(zhì)粒(pcDNA-NC)購自上海吉瑪生物技術(shù)有限公司;反轉(zhuǎn)錄試劑盒、SYBR Green qPCR Master Mix試劑盒均購自MedChemExpress公司;LASP1、蛋白激酶B(protein kinase B,Akt)、磷酸化Akt(phosphorylated Akt,p-Akt)、糖原合成酶激酶 3β(glycogen synthase kinase-3β,GSK-3β)、磷酸化GSK-3β(phosphorylated GSK-3β,p-GSK-3β)、Snail、GAPDH抗體、HRP標(biāo)記的二抗購自上海優(yōu)寧維生物科技股份有限公司。MCO-170ACL-PC型二氧化碳細(xì)胞培養(yǎng)箱購自萊恩生物科技有限公司;CytoFLEX流式細(xì)胞儀購自貝克曼庫爾特國際貿(mào)易(上海)有限公司;GX53倒置熒光顯微鏡購自日本奧林巴斯公司;HBS-ScanX全波長酶標(biāo)儀購自南京德鐵實驗設(shè)備有限公司;全自動醫(yī)用PCR分析系統(tǒng)購自力新儀器(上海)有限公司。
將HepG2細(xì)胞添加至DMEM完全培養(yǎng)基(10%胎牛血清、1%雙抗)中,在37℃、5%CO2培養(yǎng)箱中傳代培養(yǎng)。取對數(shù)生長期的HepG2細(xì)胞,嚴(yán)格按照LipofectamineTM2000轉(zhuǎn)染試劑說明書操作,將miR-203a-3p mimics、miR-NC mimics分別轉(zhuǎn)染至HepG2細(xì)胞,依次記為miR-203a-3p組、miR-NC組。將miR-203a-3p mimics和pcDNA-NC、miR-203a-3p mimics和pcDNALASP1分別共轉(zhuǎn)染至HepG2細(xì)胞,依次記為miR-203a-3p+pcDNA-NC組、miR-203a-3p+LASP1組。以正常培養(yǎng)的HepG2細(xì)胞作為對照組(control組)。轉(zhuǎn)染48 h后用qRT-PCR檢測轉(zhuǎn)染效率。
收集各組轉(zhuǎn)染細(xì)胞,加入Trizol試劑提取細(xì)胞總RNA,以紫外分光光度計測定RNA純度和濃度。按照反轉(zhuǎn)錄試劑盒說明書將RNA反轉(zhuǎn)錄成cDNA。以cDNA作為模板,根據(jù)SYBR Green qPCR Master Mix試劑盒說明書開展擴(kuò)增實驗。引物序列:miR-203a-3p上游引物為5'-CCGGTGAAATGTTTAGGACCACTAG-3',下游引物為5'-GCCGCGTGAAATGTTTAGG-3';LASP1上游引物為5'-CGCGCACAATCCCTACCCATCGCC-3',下游引物為 5'-CTTCCAGAGGAGAGAGTTGGTTCTG-3';U6上游引物為5'-GTAGATACTGCAGTACG-3',下 游引物為 5'-ATCGCATGACGTACCTGAGC-3';GAPDH 上游引物為 5'-GACTCCACTCACGGCAAATTCA-3',下游引物為 5'-TCGCTCCTGGAAGATGGTGAT-3'。反應(yīng)體系為20 μL:cDNA 2 μL,上下游引物各0.8 μL,SYBR Green qPCR Master Mix試劑 10 μL,加 ddH2O 至 20 μL。擴(kuò)增條件:95 ℃ 2 min,95 ℃ 30 s,60 ℃ 30 s,72 ℃ 45 s,進(jìn)行30個循環(huán),以U6和GAPDH為內(nèi)參基因,用2-△△Ct法計算目的基因的相對表達(dá)水平。
采用Targetscan靶基因預(yù)測庫預(yù)測miR-203a-3p與LASP1的靶向結(jié)合位點(diǎn)。構(gòu)建野生型質(zhì)粒LASP1-Wt和突變質(zhì)粒LASP1-Mut后,將其分別與miR-203a-3p mimics、miR-NC mimics共轉(zhuǎn)染至HepG2細(xì)胞,記為LASP1-Wt+miR-203a-3p組、LASP1-Wt+miR-NC組、LASP1-Mut+miR-203a-3p組、LASP1-Mut+miR-NC組,細(xì)胞培養(yǎng)24 h后,通過雙熒光素酶報告基因檢測試劑盒測定HepG2細(xì)胞的相對熒光素酶活性。
收集miR-NC組,miR-203a-3p組和miR-203a-3p+LASP1組的HepG2細(xì)胞,制成4×103/mL細(xì)胞懸液,按100 μL/孔接種至96孔板,在37 ℃、5%CO2條件下孵育培養(yǎng)。培養(yǎng)24 h后,加入CCK-8溶液,10 μL/孔,繼續(xù)孵育4 h。采用酶標(biāo)儀檢測細(xì)胞懸液在450 nm波長下的光密度(OD)值。實驗重復(fù)3次。
收集miR-NC組,miR-203a-3p組和miR-203a-3p+LASP1組的HepG2細(xì)胞,用磷酸鹽緩沖液(phosphate buffer saline,PBS)洗滌3次,隨后重懸細(xì)胞調(diào)整濃度為5×108/mL。小鼠適應(yīng)性飼養(yǎng)3 d后,按照對應(yīng)細(xì)胞分組進(jìn)行小鼠實驗分組,每組15只。各組小鼠分別于腋下脂肪墊接種對應(yīng)細(xì)胞懸液(100 μL/只),待腫瘤生長30 d后觀察腫瘤質(zhì)量和體積。
收集細(xì)胞懸液接種于6孔培養(yǎng)板中,培養(yǎng)至細(xì)胞融合度約90%時,用200 μL的無菌移液頭垂直劃線,并進(jìn)行標(biāo)記,用PBS清洗平板3次,隨后置于無血清的培養(yǎng)基中培養(yǎng),分別于培養(yǎng)0 h、24 h后,移除培養(yǎng)基,在光學(xué)顯微鏡下拍照,采用Image J軟件對不同時間點(diǎn)的線性區(qū)域之間的劃痕距離進(jìn)行測量,計算細(xì)胞遷移率。實驗重復(fù)3次。
將細(xì)胞重懸并計數(shù)后,按3×104/孔的密度接種于Transwell小室上室(預(yù)先涂有Matrigel基質(zhì)膠),Transwell小室下室加入600 μL含胎牛血清的培養(yǎng)液,Transwell小室于細(xì)胞培養(yǎng)箱中培養(yǎng)24 h后,用4%多聚甲醛固定,0.1%結(jié)晶紫染色10 min,無菌棉簽擦去上室未侵襲細(xì)胞,染色后的細(xì)胞在空氣干燥后用流水沖洗3次,在倒置光學(xué)顯微鏡下計數(shù)。實驗重復(fù)3次。
將細(xì)胞重懸并離心后,用400 μL結(jié)合緩沖液重懸,調(diào)整細(xì)胞濃度為1×105/mL,分別加入10 μL Annexin V/FITC和5 μL PI染液,混合均勻,室溫下避光孵育15 min,于1 h內(nèi)在流式細(xì)胞儀上檢測細(xì)胞凋亡率。
采用RIPA裂解液提取細(xì)胞中的總蛋白,以BCA檢測試劑盒進(jìn)行蛋白定量,用10%的SDS-PAGE分離蛋白質(zhì)后,轉(zhuǎn)至PVDF膜,用5%脫脂牛奶封膜1 h,洗膜,加入 LASP1、AKT、p-AKT、GSK-3β、p-GSK-3β、Snail、GAPDH一抗(1∶1 000),4℃下孵育過夜,洗膜,加入HRP標(biāo)記的相應(yīng)二抗,室溫下孵育2 h。通過ECL試劑顯影,以GAPDH作為內(nèi)參蛋白,采用Image J軟件分析蛋白灰度值。實驗重復(fù)3次。
采用SPSS 25.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計學(xué)分析。正態(tài)分布數(shù)據(jù)以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差()表示,兩組間比較采用獨(dú)立樣本t檢驗,多組間比較采用單因素方差分析,進(jìn)一步兩兩比較采用LSD-t檢驗,以雙側(cè)P<0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。
轉(zhuǎn)染miR-203a-3p mimics和pcDNA-LASP1后,qRT-PCR檢測結(jié)果(圖1A和圖1B)顯示,與control組和miR-NC組比較,miR-203a-3p組HepG2細(xì)胞中miR-203a-3p表達(dá)量升高(t=31.572,30.560;均P<0.001);與miR-NC組比較,miR-203a-3p組HepG2細(xì)胞中LASP1 mRNA 表達(dá)量降低(t=28.438,P<0.001);與miR-203a-3p組和miR-203a-3p+pcDNA-NC組比較,miR-203a-3p+LASP1組HepG2細(xì)胞中LASP1 mRNA表達(dá)量升高(t=17.182,17.351;均P<0.001)。Western blot檢測結(jié)果(圖1C)顯示,與miR-NC組比較,miR-203a-3p組HepG2細(xì)胞中LASP1蛋白表達(dá)量降低(t=28.155,P<0.001)。Targetscan軟件預(yù)測結(jié)果(圖1D)顯示,miR-203a-3p與LASP1存在靶向關(guān)系。雙熒光素酶報告基因?qū)嶒灲Y(jié)果(圖1E)顯示,與LASP1-Wt+miR-NC組比較,LASP1-Wt+miR-203a-3p組相對熒光素酶活性下降(t=85.103,P<0.001),而 LASP1-Mut+miR-203a-3p組與LASP1-Mut+miR-NC組的相對熒光素酶活性比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義(t=0.127,P=0.895)。以上表明,LASP1是miR-203a-3p的下游靶基因,且miR-203a-3p靶向下調(diào)LASP1的表達(dá)。
圖1 miR-203a-3p靶向下調(diào)LASP1表達(dá)Fig.1 miR-203a-3p targetedly down-regulated the expression of LASP1
CCK-8檢測結(jié)果(圖2A)顯示,與miR-NC組比較,miR-203a-3p組HepG2細(xì)胞增殖活性降低(t=11.460,P=0.007);與 miR-203a-3p組比較,miR-203a-3p+LASP1組HepG2細(xì)胞增殖活性顯著升高(t=15.610,P=0.005)。小鼠異體移植瘤實驗結(jié)果(圖2B)顯示,與miR-NC組比較,miR-203a-3p組小鼠移植瘤體積和質(zhì)量均顯著減少(t=89.485,57.319;均P<0.001);與miR-203a-3p組比較,miR-203a-3p+LASP1組小鼠移植瘤體積和質(zhì)量均增加(t=96.075,48.153;均P<0.001)。以上結(jié)果表明,miR-203a-3p通過靶向下調(diào)LASP1抑制HepG2細(xì)胞增殖。
圖2 miR-203a-3p靶向LASP1抑制HepG2細(xì)胞增殖Fig.2 miR-203a-3p targeting LASP1 inhibited HepG2 cell proliferation
劃痕實驗結(jié)果(圖3)顯示,與miR-NC組比較,miR-203a-3p組HepG2細(xì)胞遷移率降低(t=21.169,P=0.003);與miR-203a-3p組比較,miR-203a-3p+LASP1組HepG2細(xì)胞遷移率顯著升高(t=17.825,P=0.007)。表明miR-203a-3p通過靶向下調(diào)LASP1抑制HepG2細(xì)胞遷移。
圖3 miR-203a-3p靶向LASP1抑制HepG2細(xì)胞遷移Fig.3 miR-203a-3p targeting LASP1 inhibited HepG2 cell migration
Transwell小室實驗結(jié)果(圖4)顯示,與miR-NC組比較,miR-203a-3p組HepG2細(xì)胞侵襲數(shù)目降低(t=22.600,P=0.004);與miR-203a-3p組比較,miR-203a-3p+LASP1組HepG2細(xì)胞侵襲數(shù)目升高(t=16.738,P=0.007)。表明miR-203a-3p通過靶向下調(diào)LASP1抑制HepG2細(xì)胞侵襲。
圖4 miR-203a-3p靶向LASP1抑制HepG2細(xì)胞侵襲Fig.4 miR-203a-3p targeting LASP1 inhibited HepG2 cell invasion
Annexin V-FITC/PI實驗結(jié)果(圖5)顯示,與miR-NC組比較,miR-203a-3p組HepG2細(xì)胞凋亡率升高(t=45.158,P<0.001)。與miR-203a-3p組比較,miR-203a-3p+LASP1組HepG2細(xì)胞凋亡率降低(t=21.741,P=0.005)。表明miR-203a-3p通過靶向下調(diào)LASP1促進(jìn)HepG2細(xì)胞凋亡。
圖5 miR-203a-3p靶向LASP1促進(jìn)HepG2細(xì)胞凋亡Fig.5 miR-203a-3p targeting LASP1 promoted HepG2 cell apoptosis
Western blot檢測結(jié)果(圖6)顯示,與miR-NC組比較,miR-203a-3p組HepG2細(xì)胞中p-Akt/Akt和p-GSK-3β/GSK-3β比值、Snail蛋白表達(dá)量均降低(t=27.561,31.019,16.450;均P<0.001);與 miR-203a-3p組比較,miR-203a-3p+LASP1組HepG2細(xì)胞中p-Akt/Akt和p-GSK-3β/GSK-3β比值、Snail蛋白表達(dá)量均顯著升高(t=18.935,27.410,17.500;P=0.009,0.004,0.008)。表明miR-203a-3p通過靶向下調(diào)LASP1抑制HepG2細(xì)胞中Akt/GSK-3β/Snail信號通路活化。
圖6 miR-203a-3p靶向LASP1抑制HepG2細(xì)胞中Akt/GSK-3β/Snail信號通路相關(guān)蛋白表達(dá)Fig.6 miR-203a-3p targeting LASP1 inhibited the expression of Akt/GSK-3β/Snail signaling pathway related proteins in HepG2 cells
大量研究數(shù)據(jù)證實,異常表達(dá)的miRNAs在HCC的發(fā)生、轉(zhuǎn)移及預(yù)后中起著至關(guān)重要的作用,miRNAs可能是HCC潛在的治療靶點(diǎn)或診斷、預(yù)后生物標(biāo)志物[9-10]。miR-203a-3p作為角質(zhì)形成細(xì)胞特異性miRNA之一,在腫瘤的發(fā)生和進(jìn)展中具有重要影響[11]。如miR-203a-3p在炎性乳腺癌中表達(dá)顯著下調(diào),可作為炎性乳腺癌潛在的診斷相關(guān)性生物標(biāo)志物[12]。在結(jié)直腸癌中,miR-203a-3p通過靶向調(diào)控磷酸二酯酶4D(PDE4D)和Wnt/β-catenin信號通路調(diào)控癌細(xì)胞增殖、轉(zhuǎn)移及化療耐藥性[13-14]。miR-203a-3p還在胃癌、食管癌等腫瘤細(xì)胞惡性生物學(xué)行為中發(fā)揮調(diào)控作用[15-16]。本研究探索miR-203a-3p在HCC細(xì)胞惡性生物學(xué)行為中的作用,結(jié)果顯示,轉(zhuǎn)染miR-203a-3p mimics后,HepG2細(xì)胞增殖、遷移、侵襲能力均明顯降低,細(xì)胞凋亡率明顯升高,腫瘤細(xì)胞在異體移植小鼠體內(nèi)生長的速度也明顯降低。表明過表達(dá)miR-203a-3p可抑制HCC細(xì)胞增殖、遷移和侵襲,誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡,可作為HCC治療的候選靶點(diǎn)。
既往研究[17-18]已顯示,LASP1在HCC組織和細(xì)胞系中表達(dá)上調(diào),且被鑒定為miR-133b和miR-326的直接靶基因,miR-133b和miR-326可能通過直接靶向LASP1抑制HCC生長和轉(zhuǎn)移。但在HCC中miR-203a-3p和LASP1的靶向關(guān)系尚未見報道。本研究通過Targetscan軟件預(yù)測HCC中miR-203a-3p與LASP1的靶向關(guān)系,結(jié)果發(fā)現(xiàn)miR-203a-3p與LASP1存在靶向關(guān)系。雙熒光素酶報告基因檢測結(jié)果顯示,轉(zhuǎn)染miR-203a-3p mimics可明顯降低野生型LASP1基因的相對熒光素酶活性,且HepG2細(xì)胞中LASP1 mRNA和蛋白表達(dá)量均明顯降低,表明在HCC中miR-203a-3p靶向負(fù)調(diào)控LASP1的表達(dá)。本研究還發(fā)現(xiàn),共轉(zhuǎn)染miR-203a-3p mimics和pcDNA-LASP1后,HepG2細(xì)胞增殖、遷移、侵襲能力均明顯升高,細(xì)胞凋亡率明顯降低,且腫瘤細(xì)胞在異體移植小鼠體內(nèi)生長的速度也明顯增高。說明LASP1可逆轉(zhuǎn)miR-203a-3p對HepG2細(xì)胞惡性生物學(xué)行為的調(diào)控作用。以上結(jié)果表明miR-203a-3p可能通過靶向負(fù)調(diào)控LASP1表達(dá)調(diào)控HCC細(xì)胞惡性生物學(xué)行為。
Akt/GSK-3β/Snail信號通路在血管生成、腫瘤侵襲和轉(zhuǎn)移等許多生理病理過程中發(fā)揮作用[19]。在Akt/GSK-3β/Snail信號通路中,Akt受到上游信號刺激發(fā)生磷酸化,活化的Akt能夠啟動下游級聯(lián)反應(yīng),激活下游GSK-3β。由于Snail序列中存在GSK-3β保守結(jié)合位點(diǎn),GSK-3β與Snail結(jié)合可誘導(dǎo)Snail在細(xì)胞內(nèi)的穩(wěn)定和核定位[20-21]。當(dāng)GSK-3β磷酸化后,其與Snail的結(jié)合作用解除,這使細(xì)胞內(nèi)的Snail表達(dá)水平上調(diào),最終促進(jìn)侵襲、轉(zhuǎn)移等病理過程的發(fā)生[22]。已有研究[23-25]發(fā)現(xiàn),Akt/GSK-3β/Snail信號通路在上皮卵巢癌、結(jié)腸癌、肝癌等多種腫瘤中過度激活,并且參與腫瘤細(xì)胞的侵襲和轉(zhuǎn)移。本研究檢測HCC細(xì)胞中Akt/GSK-3β/Snail信號通路相關(guān)蛋白的表達(dá)情況,結(jié)果發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)染miR-203a-3p mimics后,HepG2細(xì)胞中p-Akt、p-GSK-3β和Snail蛋白表達(dá)水平均明顯降低,說明miR-203a-3p可抑制HCC中Akt/GSK-3B/Snail信號通路活化。而共轉(zhuǎn)染miR-203a-3p mimics和pcDNA-LASP1后,HepG2細(xì)胞中p-Akt、p-GSK-3β和Snail蛋白表達(dá)水平均明顯升高,提示LASP1可逆轉(zhuǎn)miR-203a-3p對HepG2細(xì)胞中Akt/GSK-3β/Snail信號通路的抑制作用。以上結(jié)果表明miR-203a-3p可能通過靶向LASP1介導(dǎo)HCC中Akt/GSK-3β/Snail信號通路活性,從而調(diào)控HCC細(xì)胞生物學(xué)行為。
綜上所述,過表達(dá)miR-203a-3p可抑制HCC細(xì)胞增殖、生長、遷移和侵襲,并誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡,其作用機(jī)制可能與靶向LASP1介導(dǎo)Akt/GSK-3β/Snail信號通路活性有關(guān),表明miR-203a-3p/LASP1軸可能是HCC潛在的治療靶點(diǎn)。本研究結(jié)果為進(jìn)一步闡明肝癌的發(fā)病機(jī)制及其復(fù)發(fā)和轉(zhuǎn)移的診療提供了新思路。