余孟英 王金蓮 陳 路 蒲勁松
(川北醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院骨科,南充 637000)
骨肉瘤是最常見的主要發(fā)生于兒童和青少年的原發(fā)性骨惡性腫瘤,通常出現(xiàn)在長骨的末端,主要發(fā)生在膝蓋處[1]。該病屬于第八大癌癥,發(fā)病率高,且被診斷為骨肉瘤的兒童的5年生存率低于30%,10年生存率低于50%,嚴(yán)重威脅家庭和社會安定[2]。雖然近幾年骨肉瘤的治療策略取得了一些進(jìn)展,但仍然存在預(yù)后差等問題。基因水平的治療一直是骨肉瘤的研究熱點(diǎn)。已有研究表明miR-490-5p能夠抑制肝癌、膀胱癌、人肝內(nèi)膽管癌等癌癥的發(fā)生和發(fā)展,但其對骨肉瘤發(fā)生和發(fā)展的作用尚不清楚[3-5]。SP1屬于kruppel樣轉(zhuǎn)錄因子家族,是一種廣泛參與細(xì)胞凋亡、生長、代謝和分化的鋅指轉(zhuǎn)錄因子,在肺癌、結(jié)直腸癌和胃癌等癌癥中表達(dá)均升高,并導(dǎo)致多種致癌基因的表達(dá),已有報(bào)道顯示SP1可促進(jìn)骨肉瘤的發(fā)生和發(fā)展[6]。本文主要研究miR-490-5p對骨肉瘤細(xì)胞生長和運(yùn)動的作用,以期為骨肉瘤的治療提供參考。
1.1材料
1.1.1細(xì)胞系 正常成骨細(xì)胞株hFOB1.19和骨肉瘤細(xì)胞MG63購自美國ATCC細(xì)胞庫。
1.1.2試劑 RPMI1640培養(yǎng)液購自美國Gibco公司,胎牛血清購自德國PAN公司,mimic-NC、miR-490-5p mimic、SP1質(zhì)粒購自上海生物工程有限公司,Lipofectamine 2000購自美國 Invitrogen 公司,Dual Luciferase報(bào)告基因試劑盒購自美國 Promega 公司,BCA試劑盒購自北京天根生化有限公司。
1.1.3動物 24只裸鼠購自四川夏派森醫(yī)藥科技有限公司,許可證號:SYXK(川)2017-203。裸鼠在25℃,12 h光照/12 h黑暗循環(huán)的飼養(yǎng)室,自由獲取水和食物。在實(shí)驗(yàn)前1周開始適應(yīng)性喂養(yǎng)。
1.1.4儀器 MD全自動顯微鏡購自美國Molec-ular Devices公司;超凈工作臺購自蘇州凈化設(shè)備廠。
1.2方法
1.2.1細(xì)胞培養(yǎng)及分組 人骨肉瘤MG63細(xì)胞在37℃、5%CO2條件下,培養(yǎng)于含10% 胎牛血清的RPMI1640培養(yǎng)基中。實(shí)驗(yàn)設(shè)置control組、mimic-NC組、miR-490-5p mimic組、SP1組、mimic+SP1組。根據(jù)Lipofectamine 2000說明書將質(zhì)粒分別或聯(lián)合轉(zhuǎn)染進(jìn)入各組骨肉瘤MG63細(xì)胞。
1.2.2RT-qRCR檢測miR-490-5p和SP1的表達(dá) 將細(xì)胞收集后用TRIzol裂解液抽提總RNA并逆轉(zhuǎn)錄為cDNA,用GAPDH作為內(nèi)參進(jìn)行RT-qPCR檢測。本實(shí)驗(yàn)所用引物序列:miR-490-5p F:5′-GCAAACAACCAUUCGGCUGUC-3′,R:5′-CGCAGGTCCGGAGTAGGT-3′;SP1 F:5′-TGGTGGGCAGTA-TGTTGT-3′,SP1 R:5′-GCTATTGGCATTGGTG-AA-3′;GAPDH F:5′-ATGGGGAAGGTGAAGGTCG-3′,GAPDH R:5′-TTACTCCTTGGAGGCCATGTG-3′。
1.2.3靶基因預(yù)測運(yùn)用基因預(yù)測軟件 TargetScan軟件(http://www.targetscan.org)預(yù)測miR-128-3p的靶基因。
1.2.4雙熒光素酶活性測定靶向關(guān)系 以海腎熒光素酶的熒光值作為內(nèi)參,按照Dual Luciferase報(bào)告基因試劑盒說明書進(jìn)行操作。
1.2.5MTT法檢測細(xì)胞增殖 將胰蛋白酶消化的MG63細(xì)胞懸浮液按2×103個/孔加入96孔板,待細(xì)胞生長至50%時(shí),更換無血清培養(yǎng)基,培養(yǎng)24 h后,加入血清,在不同時(shí)間加入MTT,再培養(yǎng)4 h,棄培養(yǎng)基加入DMSO,上機(jī)測定A570,代表細(xì)胞活力。
1.2.6Western blot檢測Ki67、PCNA、Bcl-2、Bax、caspase-3、caspase-9、E-cadherin和N-cadherin表達(dá) 用RIPA裂解液提取總蛋白,并用BCA試劑盒檢測總蛋白濃度,經(jīng) SDS-PAGE分離蛋白后,用半干轉(zhuǎn)膜儀轉(zhuǎn)移蛋白質(zhì)至PVDF膜,并用脫脂牛奶室溫封閉蛋白2 h,然后加入一抗在4℃封閉過夜,再加入對應(yīng)二抗室溫封閉1 h,最后滴ECL曝光。
1.2.7Transwell檢測細(xì)胞侵襲將細(xì)胞 以無血清培養(yǎng)液培養(yǎng)24 h后,用胰蛋白酶消化以3×105個/ml傳代接種于用Matrigel預(yù)處理的Transwell小室中,小室上層加入無血清培養(yǎng)液培養(yǎng)細(xì)胞,下層則加入含血清的正常培養(yǎng)液,48 h后用無菌棉簽擦去小室上層細(xì)胞,下層細(xì)胞HE染色后計(jì)數(shù)。
1.2.8劃痕實(shí)驗(yàn)檢測細(xì)胞遷移 將各組骨肉瘤MG63細(xì)胞消化鋪滿單層后用小號槍頭垂直劃痕,加入無血清培養(yǎng)基,5%CO2、37℃恒溫培養(yǎng)箱培養(yǎng)24 h,顯微鏡下拍照,Image J 軟件分析。
1.2.9裸鼠體內(nèi)實(shí)驗(yàn) 將裸鼠隨機(jī)分為Control組和miR-490-5p mimic組,每組 12只,雌雄各半。各組裸鼠右后肢腹側(cè)皮下注射 0.2 ml 1×107個/ml骨肉瘤MG63細(xì)胞和轉(zhuǎn)染miR-490-5p mimic的骨肉瘤MG63細(xì)胞懸液。SPF條件下正常飲食飼養(yǎng),觀察裸鼠皮下成瘤情況。第 30 天頸椎脫位法處死裸鼠,完整取出皮下腫瘤,電子天平稱重,Western blot檢測Ki67、Bax、caspase-3、E-cadherin蛋白表達(dá)情況。

2.1miR-490-5p在骨肉瘤細(xì)胞MG63中低表達(dá) 與正常hFoB1.19細(xì)胞相比,骨肉瘤細(xì)胞MG63中miR-490-5p的表達(dá)量明顯下調(diào)(P<0.01,圖1A),說明miR-490-5p在骨肉瘤細(xì)胞MG63中低表達(dá)。
2.2miR-490-5p mimic上調(diào)骨肉瘤細(xì)胞MG63 miR-490-5p 的表達(dá) RT-qPCR結(jié)果顯示,與Control組骨肉瘤MG63細(xì)胞中miR-490-5p的表達(dá)量相比,mimic-NC組差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,說明空載質(zhì)粒對骨肉瘤MG63細(xì)胞中miR-490-5p表達(dá)無影響,而miR-490-5p mimic組miR-490-5p表達(dá)量明顯上調(diào)(P<0.01,圖1B),說明miR-490-5p mimic質(zhì)粒有效,能上調(diào)骨肉瘤細(xì)胞MG63 miR-490-5p表達(dá)。

圖1 RT-qRCR檢測miR-490-5p表達(dá)水平Fig.1 miR-490-5p mRNA expression level was detected by RT-qRCRNote:A.**.P<0.01 versus hFOB1.19 cells;B.**.P<0.01 versus control group.
2.3miR-490-5p靶向作用SP1 3′-UTR 通過基因預(yù)測軟件和Pubmed篩選出SP1作為 miR-490-5p的靶基因,miR-490-5p與SP1在3′UTR區(qū)存在結(jié)合位點(diǎn)(圖2A)。熒光素酶報(bào)告基因?qū)嶒?yàn)結(jié)果表明,miR-490-5p對野生型SP1表達(dá)有明顯下調(diào)作用,對突變型無明顯作用,提示 miR-490-5p直接靶向作用于SP1(P<0.01,圖2C)。SP1的表達(dá)結(jié)果表明,與Control組相比,mimic-NC組細(xì)胞SP1表達(dá)水平無明顯變化,miR-490-5p mimic組SP1表達(dá)量顯著下調(diào),SP1組SP1表達(dá)量顯著上調(diào),說明空載質(zhì)粒對細(xì)胞SP1表達(dá)無影響,miR-490-5p mimic對SP1具有抑制作用,pcDNA-SP1能使SP1過表達(dá);mimic+SP1組SP1表達(dá),與Control組和mimic-NC組比無明顯變化,比 miR-490-5p mimic組顯著上調(diào),比SP1組顯著下調(diào),說明 miR-490-5p和SP1具有靶向關(guān)系,并且過表達(dá) miR-490-5p抑制SP1表達(dá)(P<0.01,圖2B、D)。

圖2 miR-490-5p靶向作用于SP1Fig.2 miR-490-5p targets to SP1Note:A.Target genes of miR-490-5p were screened by the gene prediction software TargetScan;B.Expression of SP1 was detected by RT-qRCR;C.Targeting relationship was detected by luciferase activity;D.Expression of SP1 was detected by Western blot;**.P<0.01 versus control group;##.P<0.01 versus single transfection group.
2.4miR-490-5p過表達(dá)靶向SP1抑制骨肉瘤細(xì)胞MG63增殖 與Control組相比,mimic-NC組細(xì)胞生長速度無明顯變化,miR-490-5p mimic組細(xì)胞生長速度明顯下降,SP1組細(xì)胞生長速度明顯升高(P<0.01,圖3A),說明空載質(zhì)粒對細(xì)胞生長速度無影響,miR-490-5p mimic抑制細(xì)胞MG63增殖,pcDNA-SP1促進(jìn)細(xì)胞MG63增殖;mimic+SP1組細(xì)胞MG63生長速度與Control組和mimic-NC組比無明顯變化,比 miR-490-5p mimic組明顯增多,比SP1組明顯下降,說明miR-490-5p過表達(dá)靶向SP1抑制骨肉瘤細(xì)胞MG63增殖(P<0.01,圖3A)。與Control組相比,mimic-NC組細(xì)胞Ki67和表PCNA表達(dá)量顯著下調(diào),SP1組Ki67和PCNA表達(dá)量顯著上調(diào),說明空載質(zhì)粒對細(xì)胞Ki67和PCNA表達(dá)無影響,miR-490-5p 過表達(dá)抑制Ki67和PCNA表達(dá),SP1過表達(dá)促進(jìn)Ki67和PCNA1表達(dá)(P<0.01,圖3B);mimic+SP1組Ki67和PCNA表達(dá)量,與Control組和mimic-NC組相比無明顯變化,比 miR-490-5p mimic組明顯上調(diào),比SP1組明顯下調(diào),說明miR-490-5p過表達(dá)靶向SP1抑制骨肉瘤細(xì)胞MG63增殖(P<0.01,圖3B)。

圖3 各組細(xì)胞增殖情況Fig.3 Cell proliferation in each groupNote:A.Cell proliferation was detected by MTT;B.Ki67 and PCNA protein expressions were detected by Western blot;**.P<0.01 versus control group;##.P<0.01 versus single transfection group.
2.5miR-490-5p過表達(dá)靶向SP1促進(jìn)骨肉瘤細(xì)胞MG63凋亡 與Control組相比,mimic-NC組細(xì)胞Bcl-2、Bax、caspase-3和caspase-9表達(dá)水平無明顯變化,miR-490-5p mimic組Bcl-2表達(dá)量明顯下調(diào),Bax、caspase-3和caspase-9明顯上調(diào),SP1組Bcl-2表達(dá)量明顯上調(diào),Bax、caspase-3和caspase-9明顯下調(diào),提示空載質(zhì)粒對細(xì)胞MG63凋亡無影響,miR-490-5p 過表達(dá)可能抑制細(xì)胞MG63凋亡,SP1過表達(dá)可能促進(jìn)細(xì)胞MG63凋亡(P<0.01,圖4);mimic+SP1組Bcl-2表達(dá)與Control組和mimic-NC組相比無明顯變化,比 miR-490-5p mimic組明顯上調(diào),比SP1組明顯下調(diào),mimic+SP1組Bax、caspase-3和caspase-9表達(dá),與Control組和mimic-NC組相比無明顯變化,比 miR-490-5p mimic組明顯下調(diào),比SP1組明顯上調(diào),提示miR-490-5p過表達(dá)靶向SP1可能促進(jìn)骨肉瘤細(xì)胞MG63凋亡(P<0.01,圖4)。

圖4 Western blot檢測Bcl-2、Bax、caspase-3和caspase-9表達(dá)水平Fig.4 Detection of Bcl-2,Bax,caspase-3 and caspase-9 expression levels by Western blotNote:**.P<0.01 versus control group;##.P<0.01 versus single transfection group.
2.6miR-490-5p過表達(dá)靶向SP1抑制骨肉瘤細(xì)胞MG63侵襲 與Control組相比,mimic-NC組侵襲細(xì)胞數(shù)目無明顯變化,miR-490-5p mimic組侵襲細(xì)胞數(shù)目顯著減少,SP1組侵襲細(xì)胞數(shù)目顯著增多,說明空載質(zhì)粒對MG63細(xì)胞侵襲能力無影響,miR-490-5p 過表達(dá)對MG63細(xì)胞侵襲具有抑制作用,SP1過表達(dá)促進(jìn)MG63細(xì)胞侵襲;mimic+SP1組侵襲細(xì)胞數(shù)目與Control組和mimic-NC組相比無明顯變化,比 miR-490-5p mimic組顯著增多,比SP1組顯著減少,說明miR-490-5p過表達(dá)靶向SP1抑制骨肉瘤細(xì)胞MG63侵襲(P<0.01,圖5)。
2.7miR-490-5p過表達(dá)靶向SP1抑制骨肉瘤細(xì)胞MG63遷移 與Control組相比,mimic-NC組劃痕寬度和愈合率無明顯變化,miR-490-5p mimic組劃痕顯著增寬、愈合率顯著降低,SP1組劃痕顯著變窄、愈合率顯著升高,說明空載質(zhì)粒對MG63細(xì)胞遷移速度無影響,miR-490-5p 過表達(dá)對MG63細(xì)胞遷移速度具有抑制作用,SP1過表達(dá)促進(jìn)MG63細(xì)胞遷移能力;mimic+SP1組侵襲愈合率與Control組和mimic-NC組相比無明顯變化,比 miR-490-5p mimic組顯著升高,比SP1組顯著降低,說明miR-490-5p過表達(dá)靶向SP1抑制骨肉瘤細(xì)胞MG63遷移(P<0.01,圖6)。

圖6 劃痕實(shí)驗(yàn)檢測細(xì)胞遷移能力(×400)Fig.6 Migration ability of each group was tested by scratch test(×400)Note:**.P<0.01 versus control group;##.P<0.01 versus single transfection group.
2.8miR-490-5p過表達(dá)靶向SP1抑制骨肉瘤細(xì)胞MG63上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化 與Control組相比,mimic-NC組E-cadherin和N-cadherin的表達(dá)無明顯變化,miR-490-5p mimic組E-cadherin表達(dá)顯著上調(diào),N-cadherin表達(dá)顯著下調(diào);SP1組E-cadherin表達(dá)顯著下調(diào),N-cadherin表達(dá)顯著上調(diào),說明空載質(zhì)粒對MG63細(xì)胞上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化無影響,miR-490-5p 過表達(dá)對MG63細(xì)胞上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化具有抑制作用,SP1過表達(dá)促進(jìn)MG63細(xì)胞上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化;mimic+SP1組E-cadherin表達(dá),與Control組和mimic-NC組比無明顯變化,比 miR-490-5p mimic組顯著下調(diào),比SP1組顯著上調(diào);mimic+SP1組N-cadherin表達(dá),與Control組和mimic-NC組比無明顯變化,比 miR-490-5p mimic組顯著上調(diào),比SP1組顯著下調(diào),說明miR-490-5p過表達(dá)靶向SP1抑制骨肉瘤細(xì)胞MG63上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化(P<0.01,圖7)。

圖7 Western blot檢測E-cadherin和N-cadherin的表達(dá)Fig.7 Expression levels of E-cadherin and N-cadherin were detected by Western blotNote:**.P<0.01 versus control group;##.P<0.01 versus single transfection group.
2.9miR-490-5p過表達(dá)抑制骨肉瘤細(xì)胞MG63體內(nèi)生長和運(yùn)動 30 d后,與Control組相比,miR-490-5p mimic組腫瘤重量顯著減輕,說明miR-490-5p過表達(dá)抑制骨肉瘤細(xì)胞MG63的發(fā)生和發(fā)展(P<0.01,圖8A)。與Control組相比,miR-490-5p mimic組Ki67、Bax和caspase-3表達(dá)顯著下降,E-cadherin表達(dá)顯著升高,說明miR-490-5p過表達(dá)抑制骨肉瘤細(xì)胞MG63體內(nèi)增殖和上皮間質(zhì)化、誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡(P<0.01,圖8B)。

圖8 裸鼠體內(nèi)實(shí)驗(yàn)結(jié)果Fig.8 Results of nude mouse in vivo experimentNote:A.Tumor weight statistics;B.Expression levels of Ki67,Bax,caspase-3 and E-cadherin were detected by Western blot.**.P<0.01 versus control group.
miRNA在癌癥中異常表達(dá),可作為癌基因或抑癌基因發(fā)揮作用[7]。如miR-302a在人骨肉瘤細(xì)胞中低表達(dá),并抑制骨肉瘤細(xì)胞的遷移和侵襲[8]。已有研究發(fā)現(xiàn)miR-490-5p在腎細(xì)胞癌中低表達(dá),并通過靶向PIK3CA抑制腎細(xì)胞癌細(xì)胞生長[9]。本研究發(fā)現(xiàn)骨肉瘤組織中miR-490-5p表達(dá)水平低于非癌組織,提示miR-490-5p可能作為腫瘤抑制因子參與骨肉瘤發(fā)病。
SP1 基因位于人染色體第 12q13.1 區(qū)域,由 788 個殘基組成,參與幾乎所有的細(xì)胞功能,包括細(xì)胞增殖、凋亡和分化[10]。SP1是一種促癌蛋白,在腫瘤組織中的表達(dá)顯著上調(diào),且與腫瘤的浸潤程度呈正相關(guān),而下調(diào)SP1能抑制癌細(xì)胞形成腫瘤[11]。已有研究發(fā)現(xiàn)miR-335通過靶向SP1調(diào)控人骨肉瘤細(xì)胞MG63的增殖[12]。本研究發(fā)現(xiàn)miR-490-5p和SP1具有靶向關(guān)系,并與SP1在3′UTR區(qū)存在結(jié)合位點(diǎn),并且miR-490-5p過表達(dá)抑制SP1表達(dá),從而抑制骨肉瘤細(xì)胞MG63的生長和運(yùn)動。
骨肉瘤作為常見的原發(fā)性惡性腫瘤,其發(fā)生、發(fā)展是多步驟、多階段、多因素共同參與的結(jié)果,而細(xì)胞過度增殖是其生理功能最突出的變化[13]。因此,有效抑制細(xì)胞增殖是骨肉瘤治療的關(guān)鍵。已有報(bào)道m(xù)iR-490-5p過表達(dá)能夠抑制肝癌細(xì)胞的增殖,因此,miR-490-5p過表達(dá)有望抑制骨肉瘤細(xì)胞的增殖[14]。本研究發(fā)現(xiàn),miR-490-5p過表達(dá)靶向SP1抑制骨肉瘤細(xì)胞MG63的增殖。而腫瘤的發(fā)生不僅是因?yàn)榧?xì)胞的增殖速度快,而且和細(xì)胞的凋亡速度息息相關(guān)。因此,干預(yù)細(xì)胞凋亡是骨肉瘤治療的關(guān)鍵。Xu等[15]報(bào)道m(xù)iR-490-5p過表達(dá)誘導(dǎo)肝癌細(xì)胞凋亡,因此,miR-490-5p過表達(dá)有望誘導(dǎo)骨肉瘤細(xì)胞凋亡。本研究證明miR-490-5p過表達(dá)靶向SP1誘導(dǎo)骨肉瘤細(xì)胞MG63凋亡。
骨肉瘤患者癥狀為短期疼痛和腫脹,剛發(fā)病時(shí)易被忽略,因此,一般就診時(shí)癥狀已經(jīng)持續(xù)了較長時(shí)間[16]。而由于骨肉瘤具有高度侵襲性和遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移的潛能,所以通常確診時(shí)約85%的骨肉瘤患者已經(jīng)發(fā)生轉(zhuǎn)移[17]。骨肉瘤早期及術(shù)后易發(fā)生血源性轉(zhuǎn)移,最常見于肺,其次為其他身體組織和器官,這往往是造成癌癥患者死亡的主要原因[18]。因此,有效抑制細(xì)胞的侵襲和轉(zhuǎn)移速度是骨肉瘤治療的關(guān)鍵切入點(diǎn)之一。已有研究報(bào)道m(xù)iR-490-5p通過直接調(diào)控ROBO1抑制肝癌細(xì)胞的增殖、遷移和侵襲,因此,miR-490-5p過表達(dá)有望抑制骨肉瘤細(xì)胞的侵襲和遷移[19]。本研究證明miR-490-5p過表達(dá)靶向SP1抑制骨肉瘤細(xì)胞MG63的侵襲和遷移。在轉(zhuǎn)移進(jìn)展過程中,上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化驅(qū)動原發(fā)性上皮樣腫瘤細(xì)胞獲得侵襲性間充質(zhì)表型,活動性和侵襲性增強(qiáng),最終通過直接的局部組織浸潤或通過血管和淋巴管發(fā)生轉(zhuǎn)移[20]。因此,骨肉瘤中控制上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化是一種有效抑制細(xì)胞轉(zhuǎn)移和提高癌癥患者生存率的策略。本研究發(fā)現(xiàn),miR-490-5p過表達(dá)靶向SP1抑制骨肉瘤細(xì)胞MG63上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化。
通過體外實(shí)驗(yàn)可知,miR-490-5p過表達(dá)靶向SP1抑制骨肉瘤細(xì)胞MG63生長和運(yùn)動。相比單一的外部環(huán)境,生物體內(nèi)環(huán)境是極其復(fù)雜多變的,為了更好地了解miR-490-5p對骨肉瘤細(xì)胞生長和運(yùn)動的影響,本研究進(jìn)行了裸鼠體內(nèi)實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)miR-490-5p過表達(dá)可減輕小鼠骨肉瘤,抑制骨肉瘤細(xì)胞MG63體內(nèi)增殖和上皮間質(zhì)化、誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。
綜上所述,miR-490-5p靶向SP1對骨肉瘤細(xì)胞MG63生長和運(yùn)動起調(diào)節(jié)作用,主要誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡、抑制細(xì)胞增殖、侵襲、遷移和上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化。這說明miR-490-5p在骨肉瘤的發(fā)生和發(fā)展中具有重要作用,但其是否為骨肉瘤治療靶點(diǎn)還有待進(jìn)一步研究。