慢病毒介導的RASSF1A表達抑制小細胞肺癌H446細胞的生長*

孔麗君， 張立霞， 欒希英， 張麗沙， 王緒菡， 于恒運， 張月芝

(濱州醫學院 1山東省腫瘤分子生物學重點實驗室，生物化學與分子生物學教研室， 2煙臺附屬醫院，山東 煙臺 264003)

肺癌是我國常見的惡性腫瘤譜中的主要腫瘤之一，目前已發展成為我國癌癥死亡率的首位[1]，肺癌也是世界上發病率和致死率最高的腫瘤，與吸煙、大氣污染、慢性肺病及內在因素都有密切關系，根據其病理特點，肺癌被分為非小細胞肺癌(non-small-cell lung cancer, NSCLC)和小細胞肺癌(small-cell lung cancer, SCLC)。隨著環境污染的加重，SCLC的發病率也在逐年增加，約占肺癌的20%，其惡性程度高，倍增時間短，轉移早，易復發，盡管對化療、放療敏感，但治療水平在近30多年來仍處于平臺期，5年生存率小于2%，因此探討新的治療方案具有重要意義。

Ras相關結構域家族1 (Ras-association domain family 1,RASSF1) 基因根據轉錄后剪切位點的不同有2個主要的轉錄本RASSF1A和RASSF1C，在正常的上皮細胞中兩者均有表達。RASSF1基因位于3p21.3，其編碼的蛋白質含有2個結構域，一是羧基末端Ras相關結構域，另一個SARAH結構域。Dittfeld等[2]研究顯示RASSF1A的SARAH結構域缺失顯著抑制肺癌細胞A549的生長。RASSF1A表達水平抑制主要由其基因啟動子區域的高度甲基化引起，相關文獻已在乳腺癌、肺癌、原發性腎癌、原發性鼻癌等中有過報道。本文主要探討RASSFIA抑制小細胞肺癌細胞的生長及其機制。

材 料 和 方 法

1 細胞培養和試劑

本研究所用小細胞肺癌細胞株H446購自中科院上海細胞庫，培養基為RPMI-1640加10%胎牛血清以及10%青、鏈霉素。新霉素(G418)和碘化丙啶(PI)購自Sigma，SYBR Green購自大連寶生物科技有限公司，ECL增強型化學發光液購自Millipore。細胞周期素D1(cyclin D1)、cyclin E、細胞周期素依賴性激酶2 (cyclin-dependent kinase 2, Cdk2)、Cdk4、Cdk6、p15、p16、p18、p19和GAPDH抗體購自Santa Cruz，p21、p27和E2F1抗體購自Cell Signal Technology。

2 方法

2.1慢病毒載體的構建以及包裝 含有人RASSF1A的慢病毒表達載體pLV.EX3d.P/neo-EF1A>RASSF1A>IRES/eGFP由賽業廣州生物科技有限公司構建，并包裝成慢病毒顆粒，病毒滴度為1×1012TU/L。慢病毒載體經測序證實序列的正確性。不含RASSF1A基因的陰性對照病毒由賽業廣州生物科技有限公司提供。

2.2穩定表達RASSF1A的小細胞肺癌H446細胞的構建 應用24孔板常規培養H446細胞，每孔接種5×104個細胞，細胞密度大約50%左右。24 h后，細胞貼壁良好，密度70%左右。感染前將慢病毒在冰上緩慢化開，應用完全培養基將病毒稀釋10倍，病毒滴度大約在1×1011TU/L左右。應用100 μL稀釋后的病毒顆粒取代原先的培養基，12 h后更換完全培養基，96 h后應用熒光倒置顯微鏡觀察感染效率。1 g/L G418進行篩選，15 d后改用維持濃度0.5 g/L維持培養，30 d后挑取細胞生長克隆，繼續培養，獲取穩定表達RASSF1A的H446細胞命名為RASSF1A-H446。不含RASSF1A的陰性對照細胞命名為GFP-H446。

2.3MTT測細胞生長曲線 將1 000個細胞常規鋪96孔板，細胞生長24 h后，每孔加入20 μL MTT(5 g/L),繼續培養4 h,PBS洗3遍。每孔加150 μL二甲基亞砜,低速振蕩10 min,490 nm波長處測吸光度(A)。

2.4流式細胞術測生長周期 應用6孔板常規培養H446、GFP-H446和RASSF1A-H446細胞，當細胞密度為50%左右時，撤血清使細胞饑餓24 h。然后加入完全培養基培養24 h后,應用0.01%EDTA-0.25%胰酶混合液消化細胞，離心，無菌的PBS洗滌1次。應用70%乙醇4 ℃旋轉固定過夜，PI染色30 min,PBS洗滌3 次，流式細胞術檢測細胞周期。

2.5Real-time PCR檢測細胞周期相關蛋白的mRNA表達 6孔板常規培養H446、GFP-H446和RASSF1A-H446細胞，當細胞密度達到70%時，PBS洗3次。每孔加入1 mL Trizol，吹打15 s左右，讓細胞完全破碎，收集裂解液于1.5 mL EP管中。按照說明書操作進行，提取并檢測RNA濃度。取2 μg RNA進行反轉錄。反轉錄體系如下： RNA 2 μL,5×buffer 4 μL, dNTP 2 μL, 轉錄酶1 μL,隨機引物2 μL,雙蒸水5 μL。程序如下：65 ℃預變性5 min；37 ℃ 15 min; 98 ℃ 5 min。將以上反轉錄得到的cDNA進行real-time PCR檢測細胞周期相關基因的表達，引物序列見表1。計算power值，表示不同基因的表達水平。

表1 引物序列

2.6Western blotting檢測細胞周期相關蛋白的表達 6孔板常規培養H446、GFP-H446和RASSF1A-H446細胞，當細胞密度達到70%時，PBS洗3次，每孔加入70 μL RAPI裂解液,收集裂解液于1.5 mL EP管中，13 000 r/min、4 ℃離心15 min，分裝上清。BCA法測蛋白濃度。每孔加入40 μg蛋白，進行SDS-PAGE，然后轉膜、封閉、I抗4 ℃孵育過夜、II抗常溫孵育40 min、ECL化學發光液顯影、壓片、定影。

3 統計學處理

數據用均數±標準差(mean±SD)表示，多組間比較采用單因素方差分析，以P<0.05為差異有統計學意義。

結 果

1 穩定表達RASSF1A的H446細胞的構建

將含有RASSF1A基因的慢病毒顆粒感染H446細胞，96 h后應用熒光顯微鏡觀察細胞的感染效率，發現慢病毒顆粒轉染細胞的效率高達80%,見圖1A、B。應用1 g/L G418對細胞進行篩選，15 d后細胞出現明顯的單克隆細胞群，改用0.5 g/L G418進行維持培養，獲得穩定表達RASSF1A的H446細胞,見圖1C、D。Western blotting結果表明，LV-RASSF1A組蛋白的表達顯著高于空白對照(normal)和陰性對照(LV-GFP)組,見圖1E。

2 RASSF1A抑制H446細胞的生長并阻滯細胞周期的運行

RASSF1A具有抑癌蛋白的特性，在80%～100% SCLC組織和細胞中表達缺失。MTT結果表明，LV-RASSF1A組細胞生長緩慢(圖2A)，而且細胞周期明顯阻滯在G1期。圖2B顯示,LV-RASSF1A組與空白對照組及LV-GFP組間均有明顯差異(均P<0.05)。

3 細胞周期相關蛋白的表達

與正常對照和陰性對照相比，在LV-RASSF1A組細胞中，cyclin D1、cyclin E、Cdk2、Cdk4和Cdk6的表達沒有明顯變化；p21和p27表達明顯升高，而p15、p16、p18和p19的表達沒有明顯變化。由于小細胞肺癌中抑癌基因Rb缺失，在LV-RASSF1A細胞中沒有檢測到Rb蛋白的表達，但是轉錄因子E2F1的表達明顯降低，見圖3。

討 論

在人類大多數腫瘤細胞中，RASSF1A 的表達缺失是一個常見的事件[3]。在本研究中，我們成功構建了含有RASSF1A基因的慢病毒表達載體，并包裝成病毒顆粒。將該病毒顆粒感染小細胞肺癌H446細胞，G418篩選后，獲得了穩定表達RASSF1A基因的H446細胞克隆(命名為：RASSF1A-H446)。MTT和流式細胞術檢測發現細胞生長明顯受到抑制，而且G1期阻滯較明顯。以上結果表明RASSF1A能夠明顯抑制細胞增殖，而且使細胞周期阻滯在G1期。為探討RASSF1A抑制細胞生長和G1期阻滯的機制，我們從mRNA和蛋白的水平分析了G1/S期細胞周期相關蛋白的表達，real-time PCR 和Western blotting結果顯示cyclin D1、cyclin E、Cdk2、Cdk4、Cdk6、p15、p16、p18和p19的表達沒有明顯變化，而p21和p27的表達明顯升高，E2F1的表達顯著降低。以上結果表明RASSF1A主要通過升高p21、p27和降低E1F2的表達，抑制細胞的生長。

Figure 1. H446 cells transfected with RASSF1A gene were constructed and RASSF1A expression was detected (×100). A, B: the pictures of H446 cells after transfection for 96 h; C,D: the clones that stably expressed RASSF1A were obtained; E: RASSF1A was detected when H446 cells were infected by lentivirus containing RASSF1A gene.

95%以上的小細胞肺癌，由于Rb基因表達缺失，放松了對E2F1的管制。持續活化的E2F1促進細胞生長、侵襲和轉移相關基因的持續表達，最終導致腫瘤的發生[4]。p21和p27作為細胞周期素依賴性激酶抑制劑，主要是抑制了Cdk2/cyclin E的活性，從而抑制轉錄因子FoxO1活性，抑制相關基因的轉錄[5]。RASSF1A通過促進p21和p27的表達，可能抑制了FoxO1的活性；同時還直接抑制了轉錄因子E2F1的表達，導致促進細胞生長、侵襲和轉移相關基因轉錄水平的降低，抑制了細胞的生長，使細胞停滯在G1期。

Figure 2. The growth curve and cell cycle of RASSF1A cells. A: the growth curve was detected by MTT assay; B: the cell cycle was analyzed by flow cytometry.Mean±SD. n=3. *P<0.05 vs normal or LV-GFP.

RASSF1A作為一個抑癌蛋白，其抑制細胞生長的機制被廣泛探討。RASSF1A蛋白羧基末端的Ras蛋白結合的結構域能夠與Ras蛋白相互結合，進而抑制細胞的生長[2]。還有文獻報道，RASSF1A能夠抑制cyclin D1在細胞內的聚集，進而影響細胞周期的順利進行[6]。本研究中，我們發現RASSF1A在小細胞肺癌中也發揮抑癌作用，其抑制細胞生長的主要作用機制是促進p21和p27的表達，同時降低E2F1的表達，進而使細胞周期阻滯在G1期，抑制細胞的增殖，以上結果為小細胞肺癌基因治療提供新的靶點。

Figure 3. The mRNA (A) and protein (B) levels of cell cycle-associated proteins detected by real-time PCR and Western blotting. Mean±SD. n=3.*P<0.05,**P<0.01 vs normal or LV-GFP.

[參 考 文 獻]

[1] 鄒 敏，周韶璋，于起濤，等. 非小細胞肺癌患者腫瘤組織和血清表皮生長因子受體第19、21外顯子的檢測及其臨床特征的分析[J].中國病理生理雜志，2013,29(5)：839-844.

[2] Dittfeld C, Richter AM, Steinmann K, et al. The SARAH domain of RASSF1A and its tumor suppressor function[J]. Mol Biol Int, 2012,2012: 196715.

[3] Dammann R, Yang G， Pfeifer GP. Hypermethylation of the CpG island of Ras association domain family 1A (RASSF1A), a putative tumor suppressor gene from the 3p21.3 locus, occurs in a large percentage of human breast cancers[J]. Cancer Res, 2001, 61(7):3105-3109.

[4] Li J, Hu SX, Perng GS, et al. Expression of the retinoblastoma (RB) tumor suppressor gene inhibits tumor cell invasioninvitro[J]. Oncogene, 1996, 13(11): 2379-2386.

[5] Lin SY, Black AR, Kostic D, et al. Cell cycle-regulated association of E2F1 and Sp1 is related to their functional interaction[J]. Mol Cell Biol, 1996, 16(4):1668-1675.

[6] Shivakumar L, Minna J, Sakamaki T, et al. The RASSF1A tumor suppressor blocks cell cycle progression and inhibits cyclin D1 accumulation[J]. Mol Cell Biol,2002,22(12):4309-4318.