唑來膦酸對骨肉瘤細胞增殖、遷移和侵襲的影響及其作用機制

李剛，劉明，王太鵬

作者單位：煙臺龍礦中心醫院外四科，山東煙臺265700

骨肉瘤是兒童癌癥病人死亡的最主要原因之一。常用的治療方案為手術前后輔助化療，但其生存率仍不足20%。唑來膦酸（ZOL）在癌癥中的治療作用得到普遍認可，但其在骨肉瘤中的作用機制尚未完全清楚。miRNA為一種短鏈非編碼內源性微小RNA，其通過抑制或沉默靶基因轉錄蛋白過程，而發揮調控癌癥發生發展的作用。miR-520a-3p雖在其他癌癥中具有抑癌作用，但其在骨肉瘤中與唑來膦酸和T細胞特異性轉錄因子7（TCF7）的調控機制尚未有人報道。本實驗旨在研究唑來膦酸對骨肉瘤細胞HOS增殖、遷移和侵襲以及其對miR-520a-3p、TCF7表達的影響，于2018年6月至2019年1月通過過表達miR-520a-3p、抑制miR-520a-3p對唑來膦酸處理的HOS細胞增殖、遷移和侵襲的影響，揭示其機制與唑來膦酸上調miR-520a-3p，抑制TCF7表達有關，將為唑來膦酸治療骨肉瘤奠定理論基礎。

1 材料與方法

1.1 材料

人骨肉瘤細胞（HOS）購自美國ATCC；唑來膦酸（密固達，批號S0261，5 mg/100 mL）購自北京諾華制藥有限公司；DMEM培養基、胎牛血清、噻唑藍（MTT）、胰蛋白酶均購自美國Sellect公司；基質膠、Transwell小室購自美國Coming公司；雙熒光素酶報告基因檢測試劑盒購自美國Promega公司；Lipofectamine2000、BCA蛋白定量試劑盒、逆轉錄試劑盒購自大連Takara公司。

1.2 方法

1.2.1

細胞培養以含10%胎牛血清的DMEM培養液培養HOS細胞，環境條件為37℃，5%二氧化碳。

1.2.2

細胞轉染將ZOL（50 μmol/L）處理48 h的HOS細胞，標記為ZOL組；未做任何處理的HOS細胞，標記為對照組；將miR-con、miR-520a-3p mimics分別轉染到HOS細胞48 h，分別標記為miR-con組、miR-520a-3p組；將anti-miR-con、anti-miR-520a-3p分別轉染到HOS細胞48 h，再經50 μmol/L ZOL處理48 h，分別標記為ZOL+anti-miR-con組、ZOL+antimiR-520a-3p組；將anti-miR-520a-3p分別與si-con、si-TCF7共 轉染 到HOS細 胞48 h，再 經50 μmol/L ZOL處理48 h，分別標記為ZOL+anti-miR-520a-3p+si-con組、ZOL+anti-miR-520a-3p+si-TCF7組。

1.2.3

MTT法檢測細胞活性取各組細胞，加入20 μL 5 g/L的MTT溶液，培養4 h，棄上清，每孔加入150 μL二甲基亞砜（DMSO），震蕩，使結晶溶解，檢測490 nm處的吸光度。

1.2.4

Transwell實驗檢測細胞遷移和侵襲加入100 μL（10個/毫升）HOS細胞于Transwell小室上室，600 μL含血清的培養基加入下室，培養過夜。取出小室，棉簽擦去上室內細胞，磷酸鹽緩沖鹽溶液（PBS）洗滌，甲醇固定30 min，0.1%結晶紫染色20 min，PBS洗滌。于顯微鏡下，隨機選5個視野計遷移細胞數。

在Transwell小室上表面鋪適量厚度的基質膠，按上述操作方法計侵襲細胞數。

1.2.5

實時熒光定量逆轉錄聚合酶鏈反應（qRTPCR）檢測細胞中miR-520a-3p的表達提取各組細胞RNA，BCA定量，合成互補DNA（cDNA）后，按qRT-PCR試劑盒說明書檢測miR-520a-3p表達，用2計算miR-520a-3p表達。

1.2.6

蛋白質印跡法（Western blotting）檢測細胞中TCF7的蛋白表達提取各組細胞蛋白，BCA定量，電泳后轉至PVDF膜，5%脫脂奶粉將膜封閉2 h，洗膜，加入Ⅰ抗，4℃過夜孵育，洗膜，加Ⅱ抗，4℃2 h。加發光液，曝光。

1.2.7

雙熒光素酶報告基因檢測實驗構建TCF7 3’UTR-WT（含TCF7 3’UTR片段）和TCF7 3’UTRMUT（含TCF7 3’UTR片段突變體）熒光素酶報告載體，按雙熒光素酶報告基因檢測試劑盒檢測熒光素酶活性。

2 結果

2.1 唑來膦酸抑制骨肉瘤細胞增殖、遷移和侵襲

MTT法和Transwell實驗檢測結果如表1、圖1所示，與對照組相比，ZOL組HOS細胞在48、72 h時細胞活性，細胞遷移量和侵襲量均顯著降低，差異有統計學意義（

P

＜0.05）。

圖1 Transwell檢測唑來膦酸（ZOL）對骨肉瘤細胞遷移數和侵襲數的影響（結晶紫染色×200）

表1 唑來膦酸（ZOL）抑制骨肉瘤細胞增殖、降低細胞遷移數和侵襲數/±s

2.2唑來膦酸調控骨肉瘤細胞miR

-

520a

-

3p的表達

與對照組（1.00±0.13）相比，ZOL 10 μmol/L組（1.88±0.16）、ZOL 50 μmol/L組（4.73±0.56）、ZOL 250 μmol/L組（4.95±0.62）HOS細胞中miR-520a-3p的表達量均顯著升高（

F

=64.667，

P

＜0.001）。

2.3 過表達miR

-

520a

-

3p抑制骨肉瘤細胞增殖、遷移和侵襲

結果如表2所示，與miR-con組相比，miR-520a-3p組HOS細胞在48、72 h時，細胞活性、細胞遷移量和侵襲量顯著降低（

P

＜0.05）。

表2 過表達miR-520a-3p抑制骨肉瘤細胞增殖以及減少細胞遷移數和侵襲數的影響/±s

2.4 miR

-

520a

-

3p靶向骨肉瘤細胞TCF7檢測結果

miRcode預測 顯 示，miR-520a-3p與TCF7 3’UTR之間存在結合位點（圖2A）；雙熒光素酶活性檢測結果顯示，與miR-con組（1.00±0.12）相比，miR-520a-3p組（0.42±0.06）WT-TCF7細胞中熒光活性顯著降低（

t

=7.488，

P

=0.002），MUT-TCF7細胞中miRcon組（0.95±0.09）與miR-520a-3p組（1.13±0.12）的熒光活性不受影響（

t

=2.079，

P

=0.106）。miR-con組、miR-520a-3p組、anti-miR-con組、anti-miR-520a-3p組TCF7蛋白表達水平分別為（0.39±0.05）、（0.17±0.05）、（0.36±0.04）、（0.67±0.06）（

F

=49.990，

P

＜0.001），miR-520a-3p組低于miR-con組（

P

＜0.05），anti-miR-520a-3p組高于anti-miR-con組（

P

＜0.05），說明miR-520a-3p靶向負調控TCF7表達（圖2B）（

P

＜0.05）。

圖2 miR-520a-3p靶向調控骨肉瘤細胞T細胞特異性轉錄因子7（TCF7）表達：A為miR-520a-3p與TCF7靶向的序列信息，B為miR-520a-3p對骨肉瘤細胞TCF7表達的影響

2.5 抑制miR

-

520a

-

3p逆轉唑來膦酸對骨肉瘤細胞增殖、遷移和侵襲的抑制作用

結果如表3所示，與對照組相比，ZOL組HOS細胞在48、72 h時，細胞活性、細胞遷移量和侵襲量顯著降低；與ZOL+antimiR-con組相比，ZOL+anti-miR-520a-3p組HOS細胞在48、72 h時，細胞活性、細胞遷移量和侵襲量顯著升高；與ZOL+anti-miR-520a-3p-si-con組相比，ZZOL+anti-miR-520a-3p-si-TCF7組HOS細胞 在48、72 h時，細胞活性、細胞遷移量和侵襲量均顯著降低（

P

＜0.05）。與對照組相比，ZOL組TCF7表達顯著降低；與ZOL組相比，ZOL+anti-miR-520a-3p組TCF7顯著升高；與ZOL+anti-miR-520a-3p-si-con組相比，ZZOL+anti-miR-520a-3p-si-TCF7組TCF7顯 著 降 低（

P

＜0.05）。見圖3。

圖3 抑制miR-520a-3p和唑來膦酸（ZOL）對骨肉瘤細胞T細胞特異性轉錄因子7（TCF7）表達的影響

表3 抑制miR-520a-3p表達可以逆轉唑來膦酸（ZOL）對骨肉瘤細胞增殖、遷移和侵襲的抑制作用/±s

3 討論

唑來膦酸是一種雙磷酸鹽類藥物，其具有較好的臨床療效，尤其針對發生骨轉移的癌癥。李欣曉等在唑來膦酸治療骨轉移惡性腫瘤的研究中闡明，唑來膦酸聯合放射治療可增強發生骨轉移腫瘤的治療效果，其機制與失活腫瘤信號通路、促進凋亡、調節腫瘤微環境等相關。早在2007年，何賢峰等、劉家國等已報道，唑來膦酸可通過抑制骨肉瘤細胞增殖、遷移、侵襲，促進其凋亡，抑制骨肉瘤的進一步惡化。最近冷華平等在骨肉瘤的研究中發現，唑來膦酸可通過調節COX-2（環氧合酶-2）、MMP-9（基質金屬蛋白酶9）和TIMP1（金屬蛋白酶組織抑制因子-1）的表達呈濃度依賴性抑制骨肉瘤細胞的惡性生物學行為。本研究發現，唑來膦酸可明顯抑制HOS細胞增殖、遷移、侵襲，這與前人的研究結果均相似；且唑來膦酸可上調HOS細胞中miR-520a-3p的表達。

現普遍認為，miRNA能調控mRNA的翻譯或降解，從而影響蛋白的表達。miRNA可作為癌基因或抑癌基因參與腫瘤的進展過程。在乳腺癌組織和細胞中，miR-520a-3p表達顯著下調，恢復miR-520a-3p表達通過下調CCND1和CD44抑制乳腺癌進展。過表達miR-520a-3p通過靶向下調EGFR抑制結直腸癌細胞遷移，促進細胞凋亡，并阻滯細胞周期于G/G期，抑制腫瘤生長。Wang等在骨肉瘤的研究中發現，右美托咪定可上調直接靶向蛋白激酶1（AKT1）的miR-520a-3p，miR-520a-3p可抑制MG63細胞增殖和遷移，促進細胞凋亡，揭示右美托咪定可通過上調miR-520a-3p的表達水平來抑制骨肉瘤細胞增殖和遷移并促進細胞凋亡，提示右美托咪定可以作為骨肉瘤治療中的潛在治療劑，且miR-520a-3p可以是骨肉瘤治療中的潛在靶標。本研究發現，過表達miR-520a-3p可抑制HOS細胞的增殖、遷移、侵襲；深入研究發現，抑制miR-520a-3p可逆轉唑來膦酸對骨肉瘤細胞增殖、遷移和侵襲的抑制作用，且miR-520a-3p可靶向負調控TCF7表達，推測miR-520a-3p的功能可能與靶向TCF7存在一定相關性。

TCF7為高遷移率蛋白超家族成員，主要參與調控淋巴細胞的分化。其在多種腫瘤中均出現表達異常升高，參與腫瘤的惡性進程。TCF7在結直腸癌組織和細胞中高表達，敲除TCF7可顯著抑制結直腸癌細胞的增殖和侵襲。在骨肉瘤組織和細胞中，TCF7蛋白過表達，過表達miR-192通過靶向下調TCF7抑制骨肉瘤細胞的惡性行為。本研究檢測了唑來膦酸處理的HOS細胞中TCF7的表達發現，唑來膦酸可抑制TCF7的表達；深入研究發現，抑制miR-520a-3p可逆轉唑來膦酸在HOS細胞中對TCF7表達的抑制作用，敲減TCF7逆轉了抑制miR-520a-3p對唑來膦酸的骨肉瘤細胞增殖、遷移和侵襲的影響。

綜上所述，唑來膦酸可能通過調控miR-520a-3p/TCF7軸抑制骨肉瘤HOS細胞的增殖、遷移和侵襲，為骨肉瘤治療提供理論基礎。