miR-375靶向OTX1對宮頸癌HeLa細胞增殖、侵襲、遷移的影響

田姍 江海 劉慧 曹霞 張丹 牟尚東 李曾

宮頸癌是一種惡性腫瘤，其發病率和病死率呈升高趨勢，已成為繼乳腺癌之后威脅女性生命健康的第二大惡性癌癥[1,2]。手術、化療、放療是宮頸癌的常用治療方法，但其對機體傷害較大，且腫瘤易復發、患者不良反應較重[3]，因此尋找治療宮頸癌的有效手段、提高患者生活質量已成臨床研究的熱點。有研究發現，miRNA參與多種腫瘤細胞的增殖、凋亡、侵襲、遷移等生理過程，并影響腫瘤發生發展[4]。miR-375是一種腫瘤抑制因子，可參與宮頸癌等多種腫瘤的生物學過程[5]。人同源盒基因1(human homeobox gene 1，OTX1)也參與多種腫瘤的增殖、遷移等惡性生物學過程[6]，但miR-375靶向調控OTX1表達參與宮頸癌HeLa細胞增殖、侵襲、遷移過程，筆者還未見報導。本研究探討miR-375靶向調控OTX1表達參與宮頸癌HeLa細胞增殖、侵襲、遷移過程，以期為臨床宮頸癌治療提供新思路。

1 材料與方法

1.1 細胞 宮頸癌HeLa細胞株(廠家：北京索萊寶科技有限公司，貨號：SCC-112011-1)。

1.2 主要試劑與儀器 實時熒光定量PCR(quantitative real-time PCR，qRT-PCR)試劑盒(貨號14966005)均購自于美國ThermoFisher公司；反轉錄試劑盒(貨號K1622)購自于美國Fermentas公司；Trizol軸提取試劑盒(貨號46301)購自于美國Sigma公司；熒光素酶活性試劑盒(貨號E2920)購自于美國promega公司；熒光素酶報告載體由上漢恒生物公司提供；miR-375激動劑(miR-375 mimic)由英國Cohesion Biosciences公司提供(貨號：CMH0171)；miR-375抑制劑(miR-375 inhibitor)由江蘇百奧邁科生物技術有限公司提供(貨號：hsa-miR-375)；LipoGene 2000 Star Transfection Reagent轉染試劑盒(貨號： L7002)由蘇州宇恒生物科技有限公司提供；鼠抗人單克隆細胞增殖核抗原(nuclcar-associated antigen，Ki-67)抗體(貨號sc-23900)、鼠抗人單克隆金屬蛋白酶組織抑制物-2(tissue inhibitor of metalloproteinase-2，TIMP-2)抗體(貨號sc-21735)均購于美國Santa Cruz公司；兔抗人多克隆基質金屬蛋白酶2(Matrix metalloproteinases-2，MMP-2)抗體(貨號ab97779)、兔抗人多克隆人同源盒基因1(Orthodenticlehomeobox 1，OTX1)抗體(貨號ab25985)均購于美國abcam公司。酶標儀(型號SpectraMax iD3)購自于上海美谷分子儀器有限公司；電泳儀(型號1658001)購自于美國Bio-Rad公司；實時熒光定量PCR儀(型號ABI9700)購自于美國ABI公司。

1.3 方法

1.3.1 細胞復蘇與培養:人宮頸癌HeLa細胞株常規復蘇后，接種于RPMI-1640完全培養基(含1%雙抗，10% FBS)，置于37℃，0.5%的CO2孵育箱中培養，2～3 d換液，待細胞融合至80%時，用含EDTA的0.25%胰蛋白酶消化，1 500 r/min離心3 min，收集細胞沉淀，制備細胞懸液，細胞計數并接種后，收集對數生長期細胞進行后續實驗。

1.3.2 轉染及分組:取對數生長期HeLa細胞，常規消化離心后，調整細胞密度為4×105/ml接種于6孔板，每孔2 ml，細胞分5組，空白對照組(Control組)、miR-375 激動劑陰性對照組(mNC)組、miR-375激動劑組(miR-375 mimic組)，miR-375抑制劑劑組(miR-375 inhibitor組)，miR-375抑制劑陰性對照組(iNC組)；Control組細胞不做任何處理，使其自然生長，mNC和miR-375 mimic組分別轉染miR-375 mimic NC和miR-375 mimic，iNC組和miR-375 inhibitor組分別轉染miR-375 inhibitor NC和miR-375 inhibitor；轉染方法按LipofectamineTM2000試劑盒說明書進行，5組細胞轉染48 h后，收集細胞以備后續實驗。

1.3.3 MTT檢測細胞增殖:取對數期HeLa細胞，調整細胞密度為2×104/ml，按200 μl/孔鋪于96孔板，每組8個復孔，按照1.3.2中5組細胞處理方法，4組細胞均在24 h、48 h、72 h時，加入20 μl MTT試劑，繼續培養4 h后，吸出培養基，每孔加150 μl DMSO震蕩溶解后，用酶標儀測定波長為490 nm處5組細胞的吸光度值(OD值)，并計算5組細胞的增殖率，細胞增率=實驗組OD/空白組OD×100%。

1.3.4 Transwell檢測HeLa細胞侵襲:收集1.3.2項下各組細胞，常規消化離心，以無血清培養基調整細胞密度為2.5×105/ml，取200 μl加入Matrigel處理后的Transwell上室中，24孔板下室加入完全培養基500 μl，培養24 h后，棄培養基，擦拭Matrigel和上室殘留細胞，4%多聚甲醛室溫固定30 min，0.2%結晶紫染色10 min，PBS清洗，風干后在倒置顯微鏡下隨機選取5個視野觀察并記錄穿膜細胞數。侵襲率=實驗組穿膜細胞平均數/空白組穿膜細胞平均數×100%。

1.3.5 細胞劃痕檢測宮頸癌HeLa細胞遷移:將1.3.2項下4組細胞，調整密度為2.5×105個/ml，每孔2 ml 接種于6孔板，第2天用300 μl無菌槍頭于6孔板底部垂直制造細胞劃痕，確保每個孔內劃痕寬度一致，PBS清洗3次繼續培養24 h后取樣拍照，細胞遷移率=(0 h劃痕區域寬度-拍照時間劃痕區域寬度)/0 h劃痕寬度×100%。

1.3.6 qRT-PCR檢測宮頸癌HeLa細胞中miR-375、OTX1 mRNA相對表達水平:取1.3.2項下5組細胞，使用Trizol提取各組細胞總RNA，按照反轉錄試劑盒說明書對RNA合成cDNA，按照實時熒光定量PCR試劑盒說明書配制反應體系，反應條件95℃預變性15 min、95℃變性10 s、56℃退火20 s、72℃延伸50 s，40個循環，以U6、GAPDH為對照，采用2-ΔΔCt法分析miR-375、OTX1 mRNA相對表達水平。見表1。

表1 qRT-PCR引物序列

1.3.7 Western Blot檢測OTX1、Ki-67、MMP-2、TIMP-2蛋白表達:取1.3.2項下5組細胞，置于冰水浴并加入含PMSF的RIPA裂解液，提取蛋白，BCA法蛋白定量，按照4∶1在蛋白中加5×的SDS-PAGE蛋白上樣緩沖液，沸水浴加熱3～5 min，置于-20℃保存。按照SDS-PAGE凝膠配方表制備10%分離膠和5%濃縮膠，以每泳道30 μg蛋白上樣，蛋白凝膠電泳，根據蛋白marker切膠，轉膜，對抗體OTX1、Ki67、MMP-2、TIMP-2均按照1∶500的比例稀釋后4℃孵育過夜，TBST清洗，加入辣根過氧化物酶(HRP)標記的二抗，室溫孵育并放搖床2 h，TBST清洗，參考ECL發光液說明書對條帶孵育、曝光、顯影。以Image J軟件分析5組細胞蛋白相對表達水平。

1.3.8 雙熒光素報告基因檢測miR-375與OTX1的靶向關系:合成含OTX1的3’非翻譯區(3’UTR)的miR-375識別序列，克隆至pmiRGlo載體，得到pmiRGlo-OTX1-3’UTR-WT。另外對miR-375識別區OTX1堿基進行突變連接至pmiRGlo載體，得到得到pmiRGlo-OTX1-3’UTR-MUT，分別將pmiRGlo-OTX1-3’UTR-WT、pmiRGlo-OTX1-3’UTR-MUT質粒與miR-375 NC、miR-375 mimics共轉染，分為miR-375NC+OTX1-3’UTR-WT組、miR-375 mimics+OTX1-3’UTR-WT組、miR-375NC+OTX1-3’UTR-MUT組、miR-375 mimics+OTX1-3’UTR-MUT組，24 h后按照雙熒光素酶報告基因檢測試劑盒說明書添加螢火蟲和海參熒光素酶試劑上機檢測。每孔的數值以螢火蟲熒光活性/海參熒光活性顯示，試驗重復3次。

2 結果

2.1 5組HeLa細胞增殖率比較 與Control組、mNC組及iNC組相比，miR-375 inhibitor組細胞24、48、72 h增殖率均升高(P<0.05)，miR-375 mimic組細胞增殖率降低(P<0.05)；與miR-375 inhibitor組相比，miR-375 mimic組細胞增殖率降低(P<0.05)。見表1。

表1 5組細胞增殖率比較

2.2 5組HeLa細胞侵襲率比較 與Control組、mNC組及iNC組相比，miR-375 inhibitor組細胞侵襲率升高(P<0.05)，miR-375 mimic組細胞侵襲率顯著降低(P<0.05)；與miR-375 inhibitor組相比，miR-375 mimic組細胞中侵襲率降低(P<0.05)；Control組、mNC組及iNC組間相比，差異無統計學意義(P>0.05)。見表2，圖1。

空白對照組mNC組iNC組miR-375 inhibitor組miR-375 mimic組

表2 對宮頸癌HeLa細胞侵襲能力比較

2.3 5組宮頸癌HeLa細胞遷移率比較 與Control組、mNC組、iNC組相比，miR-375 inhibitor組細胞遷移率升高(P<0.05)，miR-375 mimic組細胞遷移率降低(P<0.05)；miR-375 inhibitor組相比，miR-375mimic組細胞遷移率顯著降低(P<0.05)，Control組、mNC組及iNC組各組間相比(P>0.05)。見圖2，表3。

Control組mNC組iNC組miR-375 inhibitor組miR-375 mimic組

表3 5組宮頸癌HeLa細胞遷移能力比較

2.4 5組HeLa細胞中miR-375、OTX1 mRNA相對表達水平比較 與Control組、mNC組、iNC組相比，miR-375 inhibitor組miR-375表達降低(P<0.05)，OTX1 mRNA表達水平升高(P<0.05)，miR-375 mimic組miR-375表達升高(P<0.05)，OTX1 mRNA表達水平降低(P<0.05)。與miR-375 inhibitor組相比，miR-375 mimic組miR-375表達升高(P<0.05)，OTX1 mRNA表達水平降低(P<0.05)。Control組、mNC組及iNC組各組間相比(P>0.05)。見表4。

表4 5組細胞中miR-375、OTX1 mRNA相對表達水平比較

2.5 5組HeLa細胞OTX1、MMP-2、Ki67、TIMP-2蛋白相對表達水平的影響 與Control組、mNC組、iNC組相比，miR-375 inhibitor組細胞OTX1、MMP-2、Ki67蛋白表達水升高(P<0.05)，TIMP-2蛋白表達水平降低(P<0.05)，miR-375 mimic組細胞OTX1、MMP-2、Ki67蛋白表達水平均降低(P<0.05)，TIMP-2蛋白表達水升高(P<0.05)；與miR-375 inhibitor組相比，miR-375mimic組細胞OTX1、MMP-2、Ki67蛋白表達水平升高(P<0.05)，TIMP-2蛋白表達水平降低(P<0.05)；Control組、mNC組及 iNC組各組間相比，差異無統計學意義(P>0.05)。見表5，圖3。

表5 5組宮頸癌HeLa細胞OTX1、MMP-2、Ki67、TIMP-2相對表達水平比較

圖3 5組HeLa細胞中OTX1、MMP-2、Ki67、TIMP-2 蛋白表達免疫印跡情況

2.6 miR-375與OTX1的靶標關系 TarBase v.8數據庫預測OTX1 3’-UTR與miR-375 mRNA的3’UTR區存在結合位點。與miR-375 NC+WT-OTX1 3’-UTR組比較，miR-375 mimic+WT-OTX1 3’-UTR組熒光素酶相對活性顯著降低(P<0.05)；miR-375 NC+MUT-OTX1 3’-UTR組、miR-375 mimic+MUT-OTX1 3’-UTR組熒光素酶相對活性差異無統計學意義(P>0.05)。見圖4，表6。

圖4 TarBase v.8數據庫預測miR-375與OTX1基因存在結合位點圖

表6 雙熒光素酶報告實驗驗證miR-375與OTX1靶向關系

3 討論

腫瘤細胞的增殖、侵襲、遷移等惡性生物學行為，嚴重影響患者的生存和預后，而探究腫瘤惡性生物學過程的分子機制，尋找有效的抑制腫瘤產生與惡化的方法、提高癌癥患者生存率一直是臨床研究的重點和難點[7,8]。

miR-375可多種癌細胞中表達，并影響癌細胞的增殖、侵襲和凋亡過程[9,10]。Mao等[11]發現在結腸癌組織及細胞中miR-375表達較低，而上調miR-375表達可抑制結直腸癌細胞增殖；Xie等[12]發現miR-375在肝癌組織表達水平明顯低于正常組織，且與肝癌轉移密切相關；Li等[13]研究發現miR-375參與膠質母細胞瘤細胞增殖、遷移和侵襲過程。OTX1與胚胎發育有關[14]，但近年來研究發現OTX1也參與多種腫瘤的惡性生物學的過程，Yang等[6]發現OTX1高表達，可促進乳腺癌細胞的增殖；Qin等[15]研究發現OTX1是胃癌細胞生長和轉移的關鍵調控因子，而敲除OTX1基因可抑制胃癌細胞增殖；Li等[16]研究發現降低OTX1蛋白表達可抑制影響肝癌細胞增殖和遷移。本研究用miR-375 激動劑和抑制劑處理子宮內膜癌HeLa細胞后發現，與Control組、mNC組、iNC組相比，miR-375 inhibitor組miR-375表達增高、OTX1 mRNA及蛋白表達降低，而細胞增殖、侵襲、遷移也相對增高，反之miR-375 mimic組miR-375表達降低、OTX1 mRNA及蛋白表達升高，而細胞增殖、侵襲、遷移卻明顯降低，提示miR-375低表達，OTX1高表達可促進HeLa細胞增殖、侵襲、遷移。而雙熒光素酶報告實驗發現，miR-375與OTX1存在結合位點，WT-miR-375 mimic+OTX1 3’-UTR組的熒光素酶相對活性低于WT-miR-375 NC+OTX1 3’-UTR組，表明miR-375過表達可靶向抑制OTX1表達，抑制腫瘤的增殖、侵襲、遷移。

Ki67與細胞增殖密切相關，是細胞增殖的標志物[17]；St lhammar等[18]發現乳腺癌病理級別越高，Ki67蛋白表達越高，其腫瘤有絲分裂及增殖活性越高。MMP-2可促進細胞遷移、侵襲，而TIMP-2可抑制MMP-2分泌，抑制腫瘤細胞遷移、侵襲[19]，Chien等[20]發現在三陰性乳腺癌細胞中，抑制TIMP-2表達，MMP-2及MMP-9表達增高，癌細胞侵襲及遷移活性明顯增強。本研究發現，與Control組、mNC組、iNC組相比，miR-375 inhibitor組Ki67、MMP-2蛋白表達增高、TIMP-2蛋白表達降低進一步表明miR-375高表達可靶向抑制OTX1表達，抑制增殖、侵襲、遷徙相關分子表達，降低HeLa細胞增殖、侵襲、遷移活性。

綜上所述，miR-375可能通過靶向抑制OTX1表達，降低宮頸癌增殖、遷移、侵襲活性，可能為臨床治療宮頸癌提供新靶點、新思路。然而癌細胞增殖、侵襲、遷移等惡性生物學發生發展過程中，分子生物學機制較為復雜，miR-375靶向調控OTX1表達，抑制宮頸癌增殖、侵襲、遷徙過程的具體分子機制，還有待進一步研究。