張學成,關(guān)曉輝
1.吉林市中心醫(yī)院消化科,吉林 吉林 132000;2.北華大學附屬醫(yī)院消化內(nèi)科,吉林 吉林 132000
胃癌發(fā)病率和死亡率高,是具有高度侵襲性和轉(zhuǎn)移性的惡性腫瘤之一[1]。手術(shù)治療、化療、靶向治療是目前治療胃癌的有效方法[2]。胃癌具有高轉(zhuǎn)移和侵襲的特征,因此晚期患者的治療效果不佳[3]。所以,加深對胃癌的認識,在分子水平上探討發(fā)病機制,尋找新的治療靶點顯得尤為重要。
環(huán)狀RNA(circRNA)因其不易被核酸外切酶降解的特性而備受關(guān)注,能在體內(nèi)保持穩(wěn)定,具有作為疾病診斷標志物的巨大潛力[4]。近年來,研究[5]發(fā)現(xiàn)circRNA可以作為癌癥的啟動因子,例如circ-UMAD1在甲狀腺癌患者的血清中表達相對較高,具有較高的生物標志物潛能。Circ_0003829在口腔鱗癌中表達降低,受試者工作特征(receiver operating characteristic,ROC)曲線分析circ_0003829在口腔鱗癌中具有較高的敏感性,可以作為口腔鱗癌診斷的生物標志 物[6]。同樣,circRNA也可以作為胃癌的啟動因子,例如circ_0005556、circ-RNF111都可以促進胃癌的發(fā)展[7-8]。Circ_0007142作為最新發(fā)現(xiàn)的circRNA,被鑒定為結(jié)直腸癌的致癌基因,能促進結(jié)直腸癌的進展[9],但在胃癌中的作用目前還沒有被揭示。
經(jīng)研究[10]發(fā)現(xiàn),circRNA可以作為競爭性內(nèi)源RNA,海綿化microRNA,進而調(diào)節(jié)下游靶基因,參與疾病的發(fā)展。在食管癌中circ_0008717通過調(diào)控miR-203/Slug來促進癌細胞的增殖、侵襲和遷移[11]。microRNA是一類短鏈RNA,屬于非編碼RNA的一個亞類,經(jīng)常被視為抑癌基因并結(jié)合上游circRNA來進行研究,Xu等[12]在關(guān)于結(jié)直腸癌的研究中發(fā)現(xiàn)circRNA DSCAM-AS1通過miR-137/Notch1促進癌癥發(fā)展,miR-137可以逆轉(zhuǎn)DSCAM-AS1對結(jié)直腸癌的促進作用。Ma等[13]認為血清中miR-647的降低與胃癌患者的不良預(yù)后相關(guān)。但circ_0007142結(jié)合miR-647在胃癌中的作用尚未被證實,另外有研究[14]發(fā)現(xiàn),miR-647的下游存在靶基因CC族趨化因子受體8(CC chemokine receptor 8,CCR8),抗CCR8治療可以有效地抑制小鼠結(jié)腸癌腫瘤的生長。此外也有研究[15]表明胃淋巴瘤中CCR8表達上調(diào)。
根據(jù)以上發(fā)現(xiàn),本研究探討circ_0007142吸附miR-647調(diào)控CCR8在胃癌發(fā)展過程中的生物學作用,旨在為胃癌的靶向治療提供新的依據(jù)。
GES-1細胞、AGS細胞、SNU-16細胞、GES-1細胞專用培養(yǎng)基、AGS細胞專用培養(yǎng)基均購自寧波明舟生物科技有限公司。TRlzol分離試劑、高容量cDNA反轉(zhuǎn)錄試劑盒、實時熒光定量聚合酶鏈反應(yīng)(real-time fluorescence quantitative polymerase chain reaction,RTFQ-PCR)試劑盒、7500 Fast RTFQ-PCR系統(tǒng)、LipofectamineTM3000試劑、PVDF膜均購自美國Thermo Fisher Scientific公司。熒光原位雜交(fluorescencein situhybridization,F(xiàn)ISH)實驗試劑盒購自上海歌凡生物科技有限公司。雙熒光素酶報告基因檢測試劑盒購自上海翊圣生物科技有限公司。pmirGLO雙螢光素酶報告基因載體質(zhì)粒、HEK-293T細胞均購自BioVector中國質(zhì)粒載體菌株細胞株基因保藏中心。RIP試劑盒購自廣州吉賽生物科技股份有限公司。Matrigel基質(zhì)膠購自上海前塵生物科技有限公司。Transwell小室購自美國Corning公司。熒光顯微鏡購自徠卡顯微系統(tǒng)(上海)有限公司。0.1%結(jié)晶紫染色、0.5%結(jié)晶紫染色、RIPA裂解液均購自北京索萊寶科技有限公司。
從北華大學附屬醫(yī)院獲取2018年3月—2020年4月就診的胃癌患者的癌組織與鄰近癌旁正常組織48組(距離原發(fā)灶邊緣4.0~6.5 cm),其中男性患者25例,女性患者23例,TNM分期為:Ⅰ~Ⅱ期患者28例,Ⅲ期患者20例。參與該研究的所有患者承諾之前從未接受過任何放療及化療,并簽署知情同意書。本實驗嚴格遵守北華大學附屬醫(yī)院倫理委員會的要求。獲取的組織存放于液氮中進行保存。20只SPF級BALB/c無菌裸小鼠,5周齡,質(zhì)量為(19±2)g,購自江蘇集萃藥康生物科技股份有限公司。
本研究使用人正常胃黏膜細胞GES-1和人胃癌細胞系A(chǔ)GS、SNU-16進行實驗,GES-1細胞使用RPMI-1640培養(yǎng)基+10%胎牛血清+1%青霉素鏈霉素混合液進行培養(yǎng),AGS、SNU-16細胞使用F-12培養(yǎng)基+10%胎牛血清+1%青霉素及鏈霉素混合液進行培養(yǎng)。所有細胞在37 ℃、CO2體積分數(shù)為5%的環(huán)境中培養(yǎng),1 d后更換新鮮培養(yǎng)基,繼續(xù)進行培養(yǎng)。
當細胞培養(yǎng)到70%左右融合度,按照實驗分組進行轉(zhuǎn)染,siRNA質(zhì)粒載體、miRNA抑制劑、miRNA過表達載體均來自上海吉瑪基因有限公司,體外實驗分組為si-NC、si-cicr_0007142、miR-647 NC、miR-647 mimic、si-cicr_0007142+inhibitor NC、si-cicr_0007142+miR-647 inhibitor、miR-647 mimic+vector、miR-647 mimic+OE-CCR8;體內(nèi)實驗分組為si-NC、si-cicr_0007142。制備細胞懸液,植入96孔板中,使用LiopfectamineTM3000轉(zhuǎn)染試劑進行轉(zhuǎn)染,步驟按照試劑盒出廠說明書進行。
根據(jù)試劑盒要求使用TRIzol試劑提取樣本中的總RNA,并對RNA的濃度、純度進行檢測。根據(jù)高容量cDNA反轉(zhuǎn)錄試劑盒的要求將總RNA合成第一鏈cDNA。引物由蘇州金唯智生物科技有限公司提供(表1)。最后根據(jù)RTFQ-PCR試劑盒要求,在7500 Fast實時熒光定量PCR系統(tǒng)上進行檢測。相對表達量使用2-ΔΔCt計算,U6將miRNA進行標準化,GAPDH將circRNA和CCR8標準化。

表1 RTFQ-PCR引物序列Tab.1 RTFQ-PCR primer sequences
樣本在4%多聚甲醛室溫下固定30 min,DEPC水洗并干燥,30%H2O2+純甲醇對樣本進行處理,再滴加0.25%的HCl溶液,15 min后用DEPC水洗。樣本加入蛋白酶K反應(yīng)20 min,用0.1 mol/L甘氨酸洗液終止反應(yīng)。PBS水洗后用4%PFA多聚甲醛進行再固定,5×SSC水洗后加入預(yù)雜交液65 ℃反應(yīng)1 h。加入500 ng/mL digoxigenin-labeled probe探針,暗室中65 ℃溫育48 h,用封閉液溫育30 min,加入生物素化鼠抗地高辛抗體,37 ℃溫育1 h,加入FITC 標記抗體,暗室下37 ℃溫育 30 min,DAPI染核,封片,熒光顯微鏡下觀察染色結(jié)果。
構(gòu)建circ_0007142與CCR8基因的野生型片段,命名為circ_0007142-WT、CCR8-WT,將野生型基因片段使用內(nèi)切酶位點SpeⅠ和Hind Ⅲ擴增插入到pmirGLO雙螢光素酶報告基因載體上。在circ_0007142-WT、CCR8-WT的野生型片段上設(shè)計種子序列的互補序列突變位點,命名為circ_0007142-MUT、CCR8-MUT,利用限制性內(nèi)切酶與T4 DNA連接酶將突變型基因片段擴增插入到pmirGLO載體上。將這些報告質(zhì)粒與miR-647 NC或miR-647 mimic使用LipofectamineTM3000試劑共轉(zhuǎn)染到HEK-293T細胞中,48 h后收集細胞并進行充分裂解,離心后取上清液加入熒光素酶反應(yīng)試劑,再加入細胞裂解液,最后測量螢火蟲熒光素酶活性,并以腎素熒光素酶活性為標準化參考。以上詳細步驟均按照試劑盒說明書進行。
應(yīng)用RIP試劑盒驗證circ_0007142與miR-647、CCR8與miR-647的靶向關(guān)系。將細胞使用PBS水洗以后,裂解,收集裂解液進行實驗,最后使用RTFQ-PCR檢測circ_0007142、miR-647、CCR8的豐度。詳細實驗步驟按照RIP試劑盒出廠說明書進行嚴格操作。
將冷凍的Matrigel基質(zhì)膠融化,加入無血清培養(yǎng)基進行稀釋,稀釋液添加到transwell小室的上室,以5×104個細胞/孔的密度植入到上室的 24孔板中,并添加無血清培養(yǎng)基,下室則添加含有10%胎牛血清的培養(yǎng)基,37 ℃下溫育24 h,多聚甲醛固定細胞,0.1%結(jié)晶紫染色,在顯微鏡下觀察細胞侵襲數(shù)量。
將細胞植入6孔板,每孔5×103個細胞,置于培養(yǎng)箱中培養(yǎng)14 d,每3 d更換新培養(yǎng)基。培養(yǎng)結(jié)束后經(jīng)PBS洗滌、乙醇固定后,使用0.5%結(jié)晶紫進行染色。最后在顯微鏡下觀察細胞集落形成數(shù)量。
RIPA裂解液將細胞分離提取蛋白,加入PMSF調(diào)整濃度,使用BCA定量試劑盒按照說明書要求檢測蛋白濃度;蛋白在10%十二烷基硫酸鈉聚丙烯酰胺凝膠中電泳分離,然后將其轉(zhuǎn)移到PVDF膜上,再加入5%脫脂牛奶進行封閉。加入一抗vimentin(1∶2 000)、E-cadherin(1∶500)、N-cadherin(1∶500)、GAPDH(1∶1 000)與膜4 ℃過夜溫育,使用TBST進行沖洗,加入HRP標記的山羊抗兔二抗IgG(1∶ 1 000),室溫下溫育1 h。加入ECL使蛋白信號可視化,在Image J軟件上進行分析。
石蠟切片并脫蠟至水,加入3%H2O2溫育以滅活內(nèi)源性過氧化物酶。蒸餾水和PBS沖洗,微波抗原修復(fù),血清封閉后加入一抗CCR8,4 ℃溫育過夜,PBS沖洗后加入生物素標記的二抗,室溫溫育30 min后PBS沖洗,DAB顯色,自來水沖洗、脫水、透明并封片,顯微鏡下拍照。借助Image J軟件對染色結(jié)果進行半定量分析,計算陽性表達率。
BALB/c裸小鼠被安置在無菌環(huán)境中飼養(yǎng)。對癌細胞分別轉(zhuǎn)染si-NC、si-circ_0007142,之后再將細胞注射到裸小鼠右側(cè)皮下,每隔4 d測量1次皮下腫瘤體積。35 d以后,注射異氟醚麻醉裸小鼠,斷頸處死,取出腫瘤后拍照、測量體積并稱重。
“不要再說啦,她的虧,我這一生吃夠了,再不要在我面前提她!”說罷,蔣浩德起身要走,身體搖晃了兩下,紫云一把抱住他。他回過神來,眼睛直直地望著紫云,感受到來自女人的體溫,差點窒息。
本實驗數(shù)據(jù)采用SPSS 22.0軟件完成統(tǒng)計學分析,體外實驗重復(fù)進行3次,所得結(jié)果用表示;兩組間符合正態(tài)分布則采用t檢驗,多組間采用單因素方差分析。P<0.05為差異有統(tǒng)計學意義。
通過RTFQ-PCR檢測circ_0007142在胃癌組織和細胞中的表達,結(jié)果顯示,與癌旁組織相比,胃癌組織中circ_0007142顯著高表達(P<0.05,圖1A)。與GES-1細胞相比,胃癌細胞系A(chǔ)GS、SNU-16中circ_0007142的表達都顯著升高(P均<0.05,圖1B),其中AGS細胞的表達(3.47±0.29)比SNU-16(2.98±0.21)高,因此本研究選擇AGS細胞進行后續(xù)功能實驗。ROC曲線分析顯示,circ_0007142可作為胃癌診斷的一個重要指標(AUC=0.859 8,P<0.000 1,圖1C)。通過分析circ_0007142的表達與臨床病理學特征的相關(guān)性可見,circ_0007142高表達與TNM分期和腫瘤浸潤深度相關(guān)(P均<0.05,表2)。以上實驗結(jié)果表明,circ_0007142高表達可能與胃癌發(fā)展相關(guān)。

表2 Circ_0007142的表達與胃癌患者臨床病理特征關(guān)系Tab.2 Relationship between expression of circ_0007142 and clinicopathological features in patients with gastric cancer

圖1 RTFQ-PCR檢測circ_0007142的表達Fig.1 RTFQ-PCR was adopted to detect the expression of circ_0007142
通過克隆形成實驗、transwell、Western blot檢測探討circ_0007142表達水平對胃癌細胞生物學行為的影響。結(jié)果表明,與si-NC組相比,si-circ_0007142組細胞的集落形成與侵襲均被抑制(P均<0.05,圖2A、B)。與si-NC組相比,si-circ_0007142組細胞中vimentin與N-cadherin的蛋白水平均下調(diào),而E-cadherin的蛋白水平上調(diào)(均P<0.05,圖2C)。以上實驗說明,敲減circ_0007142的表達能夠抑制胃癌細胞的集落形成能力與侵襲,并且抑制EMT的形成,進而參與胃癌的進展。

圖2 敲減circ_0007142的表達能夠抑制胃癌細胞惡性生物學行為Fig.2 Knockdown of circ_0007142 expression inhibits the malignant biological behavior of gastric cancer cells
FISH實驗結(jié)果顯示,circ_0007142在細胞質(zhì)和細胞核均有表達,但主要定位于細胞質(zhì)(圖3A)。Circular RNA Interactome(https://circinteractome.nia.nih.gov/index.html)網(wǎng)站中發(fā)現(xiàn)miR-647與circ_0007142存在結(jié)合位點,同時設(shè)計了circ_0007142的突變位點(圖3B),之后通過雙熒光素酶報告基因和RIP實驗驗證了miR-647和circ_0007142之間的靶向作用關(guān)系,結(jié)果顯示,與circ_0007142-WT+miR-647 NC組相比,circ_0007142-WT+miR-647 mimic組細胞的熒光素酶活性顯著降低(P<0.05),而circ_0007142-MUT+miR-647 NC組與circ_0007142-MUT+miR-647 mimic組的熒光素酶活性無顯著變化(P>0.05)。RIP實驗結(jié)果顯示,與miR-647 NC組相比,circ_0007142在miR-647 mimic組的Ago2抗體上富集更多,circ_0007142與miR-647的靶向關(guān)系得到證實(圖3C、D)。通過RTFQ-PCR發(fā)現(xiàn)miR-647在胃癌組織中表達較正常組織降低(P<0.05,圖3E),此外,miR-647在胃癌細胞中的表達較正常細胞同樣降低(P<0.05,圖3F),胃癌組織中miR-647的表達與circ_0007142呈負相關(guān)關(guān)系(r=-0.7514,P<0.000 1,圖3G),且敲減circ_0007142能夠誘導(dǎo)miR-647的表達(P<0.05,圖3H)。以上實驗結(jié)果表明circ_0007142可以作為分子海綿吸附miR-647而發(fā)揮作用。

圖3 Circ_0007142可以作為分子海綿吸附miR-647Fig.3 Circ_0007142 absorbs the expression of miR-647 as a molecular sponge
對circ_0007142通過miR-647調(diào)控胃癌細胞的生物學行為進行研究,結(jié)果表明si-circ_0007142轉(zhuǎn)染對胃癌細胞的克隆形成、侵襲和EMT有抑制作用,但該作用被miR-647 inhibitor部分挽救(P均<0.05,圖4A~C)。

圖4 各組細胞克隆形成、侵襲和EMT相關(guān)因子表達Fig.4 Clone formation,invasion and expressions of EMT related factors in each group of cells
在TargetScan(http://www.targetscan.org/vert_71/)數(shù)據(jù)庫中發(fā)現(xiàn)CCR8與miR-647存在結(jié)合位點,同時設(shè)計CCR8的突變位點(圖5A)。雙熒光素酶報告基因?qū)嶒烇@示,與CCR8-WT+miR-647 NC組相比,CCR8-WT+miR-647 mimic組細胞的熒光素酶活性下調(diào)(P<0.05),CCR8-MUT+miR-647 NC組與CCR8-MUT+miR-647 mimic組的熒光素酶活性差異無顯著變化(P>0.05)。RIP實驗結(jié)果顯示,與miR-647 NC組相比,CCR8在miR-647 mimic的Ago2抗體上富集更多(P<0.05)。CCR8與miR-647的互作用關(guān)系被證實(圖5B、C)。結(jié)合GEPIA(http://gepia)數(shù)據(jù)庫與UALCAN(http://ualcan.path.uab.edu/index.html)數(shù)據(jù)庫發(fā)現(xiàn)CCR8在胃癌組織中高表達(圖5D、E)。RTFQ-PCR和免疫組織化學檢測結(jié)果顯示與網(wǎng)站預(yù)測結(jié)果一致,CCR8在胃癌組織中的表達高于正常組織(P<0.05,圖5F、G),在胃癌細胞中也得到同樣的結(jié)果(P均<0.05,圖5H),相關(guān)性分析顯示,CCR8的mRNA表達與miR-647表達呈負相關(guān)(P<0.000 1,圖5I)。RTFQ-PCR檢測干預(yù)miR-647的表達對CCR8的影響,結(jié)果顯示,過表達miR-647能夠顯著抑制CCR8的表達(P<0.05,圖5J)。相對于inhibitor NC組,敲減miR-647的表達能夠誘導(dǎo)CCR8表達增強,但該作用被 si_circ_0007142部分挽救(P均<0.05,圖5K)。以上實驗結(jié)果說明,CCR8是miR-647的下游靶點,circ_0007142能夠作為分子海綿吸附miR-647進而調(diào)控CCR8的表達。

圖5 CCR8是miR-647的下游靶基因且其表達受circ_0007142的調(diào)控Fig.5 CCR8 was a downstream target gene of miR-647 and its expression was regulated by circ_0007142
通過克隆形成實驗、transwell、Western blot實驗分析CCR8是否能影響miR-647調(diào)控的胃癌細胞生物學行為。結(jié)果發(fā)現(xiàn),miR-647 mimic能夠抑制胃癌細胞的克隆形成、侵襲和EMT,但該作用被OE-CCR8部分挽救(P均<0.05,圖6)。

圖6 各組細胞克隆形成、侵襲和EMT相關(guān)因子表達Fig.6 Clone formation,invasion and expressions of EMT related factors in each group of cells
本研究通過體內(nèi)實驗進一步驗證circ_0007142對胃癌的作用。在小鼠體內(nèi)注射轉(zhuǎn)染了si-NC、si-circ_0007142的癌細胞,結(jié)果發(fā)現(xiàn)si-circ_0007142組腫瘤的體積和重量均比si-NC組低(P<0.05,圖7A~C)。以上實驗數(shù)據(jù)說明,敲減circ_0007142可以抑制裸小鼠體內(nèi)成瘤能力。本研究機制圖見圖7D。

圖7 敲減circ_0007142可以抑制裸小鼠體內(nèi)成瘤能力Fig.7 Knockdown of circ_0007142 inhibits tumorigenesis in nude mice
胃癌的發(fā)病機制復(fù)雜,細胞生物學、分子生物學等都參與其中,在高通量測序技術(shù)與生物信息學分析高速發(fā)展的今天,對circRNA在疾病中作用的研究已經(jīng)成為一大熱點。EMT伴隨上皮細胞標志物E-cadherin表達被抑制、間充質(zhì)表型標志物vimentin與N-cadherin表達被促進,這個過程使細胞具有轉(zhuǎn)移和侵襲的能力,對于癌癥原發(fā)灶轉(zhuǎn)移有重要的意義[16]。
CircRNA在胃癌中關(guān)于EMT和侵襲轉(zhuǎn)移的機制已有研究,Jin等[17]經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn),沉默circ_0101145的表達通過調(diào)節(jié)miR-548c-3p/LAMC2軸抑制肝癌EMT。Circ_0007142作為本次的研究對象,曾被發(fā)現(xiàn)在肺腺癌和結(jié)直腸癌中均可促進癌細胞的增殖、遷移和侵襲[18-19]。本研究發(fā)現(xiàn),circ_0007142在胃癌組織中呈高表達,并且功能實驗顯示,沉默circ_0007142可以抑制癌細胞的集落形成、侵襲和EMT,并且在體內(nèi)實驗中沉默circ_0007142能抑制腫瘤的生長與EMT。通過之前研究得知,circRNA可以與miRNA競爭式結(jié)合,下調(diào)miRNA的表達。借助生物學信息網(wǎng)站尋找circ_0007142的下游靶點,進一步選中miR-647,并使用雙熒光素酶報告基因?qū)嶒烌炞C二者的靶向關(guān)系。miR-647之前被報道在胃癌耐藥細胞中低表達,miR-647過表達可以降低胃癌細胞的遷移和侵襲能力[20]。Cao 等[21]通過研究認為miR-647在體內(nèi)和體外均對胃癌的發(fā)展有抑制作用。本研究發(fā)現(xiàn),miR-647在胃癌組織中低表達,并與circ_0007142的表達呈負相關(guān),沉默circ_0007142對胃癌細胞的作用也可以被miR-647抑制劑部分逆轉(zhuǎn)。
分析miR-647的下游靶基因發(fā)現(xiàn),CCR8與miR-647之間具有相互作用。趨化因子是一類信號蛋白,可以誘導(dǎo)細胞定向趨化,參與血細胞發(fā)育、血管形成、細胞凋亡等過程,在腫瘤的發(fā)展、轉(zhuǎn)移、炎癥感染等過程中都發(fā)揮著重要作用[22]。在對浸潤性膀胱癌的研究中發(fā)現(xiàn),CCR8水平高與免疫耐受相關(guān),高水平的CCR8預(yù)示著預(yù)后差,化療效果差[23]。Li等[24]通過研究得出結(jié)論,CCR8可以作為預(yù)測胃腸道間質(zhì)瘤的生物標志物,其高表達與惡性程度、不良預(yù)后相關(guān)。基于此,本研究在生物學網(wǎng)站中檢索到CCR8在胃癌組織中高表達,借助實驗進一步證實CCR8在胃癌組織中高表達。并且發(fā)現(xiàn),在胃癌組織中,CCR8與miR-647的表達呈負相關(guān),過表達CCR8可以部分抵制上調(diào)miR-647帶來的影響。
基于以上分析,本次研究證明circ_0007142可能會通過miR-647/CCR8軸參與胃癌的發(fā)展,為胃癌的預(yù)防與治療探索到新的有潛力的診斷標志物。