circPDSS1通過靶向miR-1298調(diào)控肝癌細(xì)胞侵襲、遷移和凋亡的分子機制

李敏 吳興桂 朱軍華

肝癌全球最常見的人類惡性腫瘤之一，是癌癥相關(guān)死亡的第三大原因[1]。盡管肝切除術(shù)、消融術(shù)和化療等肝癌治療策略不斷完善，但由于其無限增殖、高度浸潤和遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移特性，多數(shù)患者預(yù)后仍不理想[2]。因此，深入研究肝癌進(jìn)展的分子機制對尋找新的策略至關(guān)重要。近年來，環(huán)狀RNA(circRNA)在癌癥進(jìn)展中的復(fù)雜而關(guān)鍵的作用引起研究者的廣泛關(guān)注[3-4]。circRNA異戊二烯基二磷酸合酶亞基1(circPDSS1)是一種胃癌致癌性RNA，其高表達(dá)促進(jìn)胃癌細(xì)胞周期進(jìn)展并抑制細(xì)胞凋亡[5]。序列分析顯示，miR-1298是circPDSS1的潛在靶基因。miR-1298在多種惡性腫瘤中被廣泛下調(diào)，從而促進(jìn)細(xì)胞增殖，侵襲性和遷移[6-7]。然而，circPDSS1、miR-1298在肝癌中的作用、二者是否存在調(diào)控作用并不清楚。

材料與方法

一、一般資料

選取2017年1月至2018年12月于進(jìn)行手術(shù)切除的41對肝癌組織和其對應(yīng)的癌旁組織(正常組織)。所有組織均經(jīng)醫(yī)院病理科確診。所有患者術(shù)前未接受任何放療、化療或免疫治療。每位患者簽署知情同意書，本研究得到醫(yī)院倫理委員會的批準(zhǔn)。

二、細(xì)胞和試劑

肝癌細(xì)胞MHCC97H購于中國科學(xué)院上海細(xì)胞庫；TRIzol試劑、反轉(zhuǎn)錄酶、SYBRTMGreen Master Mix、miRNeasy Mini試劑盒、miScript II反轉(zhuǎn)錄試劑盒、miScriptSYBR○RGreen PCR試劑盒購自北京天根生化科技有限公司；DMEM培養(yǎng)液、胎牛血清、青鏈霉素雙抗、膜聯(lián)蛋白-異硫氰酸熒光素/碘化丙啶(Annexin V-FITC/PI)購自北京索萊寶生物公司；小干擾RNA(si-RNA)、miRNA模擬物(miRNA mimics)、miRNA抑制物(anti-miRNA)、過表達(dá)質(zhì)粒(pcDNA-RNA)、雙熒光素酶報告基因載體由北京華大基因公司提供；Transwell小室和基質(zhì)膠購自美國康寧公司；基質(zhì)金屬蛋白酶2(MMP-2)、MMP-9、B細(xì)胞淋巴瘤-2(Bcl-2)、Bcl相關(guān)X蛋白(Bax)、磷酸甘油醛脫氫酶(GAPDH)、兔多克隆抗體、抗抗兔IgG二抗購自上海賽信通公司。

三、細(xì)胞培養(yǎng)和實驗分組

MHCC97H培養(yǎng)于含10%胎牛血清、1%青鏈霉素雙抗的DMEM培養(yǎng)液中，在37℃、含5% CO2的培養(yǎng)箱中培養(yǎng)。每2天傳代一次，取對數(shù)期細(xì)胞進(jìn)行實驗。按照每孔2×105個細(xì)胞接種6孔板，利用脂質(zhì)體轉(zhuǎn)染法將si-NC、si-circPDSS1、miR-NC、miR-1298 mimics、si-circPDSS1+anti-miR-NC、si-circPDSS1+anti-miR-1298分別轉(zhuǎn)染MHCC97H細(xì)胞，依次記為si-NC組、si-circPDSS1組、miR-NC組、miR-1298 mimics組、si-circPDSS1+anti-miR-NC組、si-circPDSS1+anti-miR-1298組，48 h后，參照RT-qPCR步驟檢測轉(zhuǎn)染效果合格后進(jìn)行后續(xù)分析。

四、實時熒光定量PCR(RT-qPCR)檢測circPDSS1和miR-1298表達(dá)

為檢測circPDSS1表達(dá)，TRIzol試劑提取組織標(biāo)本總RNA，核糖核酸酶R孵育15 min除去線性RNA，反轉(zhuǎn)錄酶合成cDNA后，用SYBR○RGreen Master Mix和特異性引物進(jìn)行RT-qPCR反應(yīng)。circPDSS1上游引物5′-GTGGTGCATGAGA-TCGCCT-3′：下游引物5′-GGGTTGTGTGATG-AAACCTG-3′；內(nèi)參GAPDH上游引物5′-GAAGGTGAAGGTCGGAGTCGAPD-3′，下游引物5′-GAAGATGGTGATGGGATTT-3′。為檢測miR-1298表達(dá)，miRNeasy Mini試劑盒提取組織標(biāo)本miRNA，miScript II反轉(zhuǎn)錄試劑盒進(jìn)行反轉(zhuǎn)錄，miScriptSYBR○RGreen PCR試劑盒進(jìn)行RT-qPCR反應(yīng)。2-△△Ct法計算circPDSS1和miR-1298表達(dá)表達(dá)水平。miR-1298上游引物5′-ACACTCCAGCTGG-GTTCATTCGGCTGTCCA-3′：下游引物5′-TGGT-GTCGTGGAGTCG-3′；內(nèi)參U6上游引物5′-CTCGCTTCGGCAGCACA-3′：下游引物5′-GTGC-AGGGTCCGAGGT-3′。

五、細(xì)胞凋亡以及遷移侵襲檢測

(一)細(xì)胞凋亡檢測 采用流式細(xì)胞術(shù)法。收集各組細(xì)胞，重懸于500 μL 1×結(jié)合緩沖液中。按照凋亡檢測試劑盒依次加入5 μL Annexin V-FITC和5 μL PI，避光染色30 min。1 h內(nèi)應(yīng)用流式細(xì)胞儀檢測細(xì)胞凋亡。

(二)細(xì)胞侵襲檢測 采用Transwell法。用不含血清培養(yǎng)基稀釋Matrigel基質(zhì)膠，預(yù)先包被Transwell上腔室膜。每組取200 μL細(xì)胞懸液(不含血清培養(yǎng)基稀釋，細(xì)胞數(shù)為1×105)接種到Transwell上室。取500 μL完全培養(yǎng)基加入到24孔板下室。培養(yǎng)24 h后，用棉簽輕輕拭去上腔室中未過膜細(xì)胞。用甲醇固定穿過小室膜孔附著于小室下表面的細(xì)胞30 min，結(jié)晶紫染色20 min。倒置顯微鏡下隨機選擇3個視野計數(shù)、拍照，取均值表示細(xì)胞侵襲數(shù)量。

(三)細(xì)胞遷移檢 遷移實驗與侵襲實驗類似，不同之處在于Transwell上腔室未包被Matrigel基質(zhì)膠。

六、蛋白質(zhì)印記(western blot)檢測MMP-2、MMP-9、Bcl-2和Bax蛋白表達(dá)

預(yù)冷的細(xì)胞裂解液提取細(xì)胞總蛋白，二喹啉甲酸法進(jìn)行蛋白定量。將蛋白樣品按照每泳道30 μg通過聚丙烯酰胺凝膠電泳分離，并轉(zhuǎn)移至聚偏二氟乙烯膜。在室溫下，將膜在5%脫脂牛奶中封閉1 h。洗膜后，將膜與1∶1000稀釋的一抗4℃孵育過夜。洗膜后，將膜與1∶2000二抗室溫孵育1 h。增強型化學(xué)發(fā)光底物顯色。ImageJ軟件檢測各條帶光密度值計算目的蛋白表達(dá)水平。

七、雙熒光素酶報告基因?qū)嶒?/h3>

將含有miR-1298結(jié)合位點的circPDSS1野生型(WT)或突變型(MUT)序列片段克隆到psiCHECK-2載體，構(gòu)建雙熒光素酶報告基因載體WT-circPDSS1、MUT-circPDSS1。利用脂質(zhì)體轉(zhuǎn)染法將WT-circPDSS1、MUT-circPDSS1分別與miR-1298 mimics、miR-NC共轉(zhuǎn)染，48 h后，使用雙重?zé)晒馑孛笀蟾婊驕y定系統(tǒng)檢測細(xì)胞裂解物中的熒光素酶活性。

八、統(tǒng)計學(xué)分析

結(jié) 果

一、circPDSS1和miR-1298在肝癌組織中的表達(dá)

肝癌組織中circPDSS1表達(dá)量為3.41±0.33，與肝癌組織的1.00±0.06比較顯著升高(P<0.05)；肝癌組織中miR-1298表達(dá)量為0.42±0.04，與肝癌組織的1.00±0.07比較顯著降低(P<0.05)。

二、抑制circPDSS1表達(dá)對肝癌MHCC97H細(xì)胞侵襲、遷移和凋亡的影響

與si-NC組比較，si-circPDSS1組MHCC97H細(xì)胞circPDSS1的表達(dá)顯著降低，侵襲和遷移細(xì)胞數(shù)、MMP-2蛋白、MMP-9蛋白和Bcl-2蛋白表達(dá)顯著降低，細(xì)胞凋亡率、Bax蛋白表達(dá)顯著升高(P<0.05)。見表1和圖1。

圖1 抑制circPDSS1表達(dá)對肝癌MHCC97H細(xì)胞侵襲、遷移和凋亡的影響

表1 抑制circPDSS1表達(dá)對肝癌MHCC97H細(xì)胞侵襲、遷移和凋亡的影響(±s，n=9)

三、miR-1298過表達(dá)對肝癌MHCC97H細(xì)胞侵襲、遷移和凋亡的影響

與miR-NC組比較，miR-1298組MHCC97H細(xì)胞miR-1298表達(dá)顯著升高，侵襲和遷移細(xì)胞數(shù)、MMP-2蛋白、MMP-9蛋白和Bcl-2蛋白表達(dá)顯著降低，細(xì)胞凋亡率、Bax蛋白表達(dá)顯著升高(P<0.05)。見表2和圖2。

圖2 miR-1298過表達(dá)對肝癌MHCC97H細(xì)胞侵襲、遷移和凋亡的影響

表2 miR-1298過表達(dá)對肝癌MHCC97H細(xì)胞侵襲、遷移和凋亡的影響(±s，n=9)

四、circPDSS1靶向調(diào)控miR-1298的表達(dá)

Circular RNA Interactome預(yù)測顯示，miR-1298與circPDSS1序列間存在結(jié)合位點，見圖3。與miR-NC和WT-circPDSS1共轉(zhuǎn)染組比較，miR-1298 mimics和WT-circPDSS1共轉(zhuǎn)染組MHCC97H細(xì)胞的雙熒光素酶活性顯著降低(0.38±0.03 vs 0.97±0.07，P<0.05)；與miR-NC和MUT-circPDSS1共轉(zhuǎn)染組比較，miR-1298 mimics和MUT-circPDSS1共轉(zhuǎn)染組MHCC97H細(xì)胞的雙熒光素酶活性無顯著變化(1.00±0.05 vs 0.98±0.05，P=0.409)。pcDNA-circPDSS1組MHCC97H細(xì)胞miR-1298表達(dá)較pcDNA組顯著降低(0.58±0.04 vs 1.00±0.05，P<0.05)；si-circPDSS1組MHCC97H細(xì)胞miR-1298表達(dá)較si-NC組顯著升高(2.77±0.24 vs 1.02±0.05，P<0.05)，見表5。提示，circPDSS1靶向負(fù)性調(diào)控miR-1298的表達(dá)。

圖3 circPDSS1的序列中含有與miR-1298互補的核苷酸序列

五、干擾miR-1298表達(dá)逆轉(zhuǎn)了抑制circPDSS1表達(dá)對肝癌MHCC97H細(xì)胞侵襲、遷移和凋亡的作用

與si-circPDSS1+anti-miR-NC組比較，si-circPDSS1+anti-miR-1298組MHCC97H細(xì)胞miR-1298表達(dá)顯著降低，侵襲和遷移細(xì)胞數(shù)、MMP-2蛋白、MMP-9蛋白和Bcl-2蛋白表達(dá)顯著升高，細(xì)胞凋亡率、Bax蛋白表達(dá)顯著降低(P<0.05)。見表3和圖4。

圖4 干擾miR-1298表達(dá)逆轉(zhuǎn)了抑制circPDSS1表達(dá)對肝癌MHCC97H細(xì)胞侵襲、遷移和凋亡的作用

表3 干擾miR-1298表達(dá)逆轉(zhuǎn)了抑制circPDSS1表達(dá)對肝癌MHCC97H細(xì)胞侵襲、遷移和凋亡的作用(±s，n=9)

討 論

circPDSS1是已被鑒定為胃癌、膀胱癌的致癌基因，膀胱癌中circPDSS1表達(dá)增加，circPDSS1高表達(dá)導(dǎo)致膀胱癌細(xì)胞的增殖，侵襲和遷移速率增加[5-8]。本研究探討circPDSS1在肝癌中作用發(fā)現(xiàn)，肝癌組織中circPDSS1表達(dá)較癌旁正常組織顯著增加，說明circPDSS1高表達(dá)可能與肝癌進(jìn)展有關(guān)。體外功能驗證發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)染si-circPDSS1抑制circPDSS1表達(dá)可降低肝癌細(xì)胞MHCC97H的遷移和侵襲能力。細(xì)胞遷移和侵襲是一個復(fù)雜的過程，涉及細(xì)胞外基質(zhì)(ECM)降解。眾所周知，MMPs可以降解ECM和基底膜，從而促進(jìn)癌細(xì)胞的遷移和侵襲，且高水平的MMPs與癌細(xì)胞轉(zhuǎn)移有關(guān)[9-10]。本研究顯示，抑制circPDSS1可顯著降低MMP2和MMP9表達(dá)水平，與功能實驗結(jié)果吻合。此外，抑制circPDSS1還可降低抗凋亡蛋白Bcl-2表達(dá)，升高促凋亡蛋白Bax表達(dá)，提高細(xì)胞凋亡率。以上研究說明，circPDSS1在肝癌中具有癌基因作用。

研究表明circRNA通過與miRNA相互作用進(jìn)而調(diào)控靶mRNA表達(dá)是其發(fā)揮作用的重要機制。hsa_circ_0001445通過抑制miR-17-3p和miR-181b-5p活性，促進(jìn)金屬蛋白酶抑制劑3(TIMP3)的表達(dá)，抑制肝癌細(xì)胞的增殖和遷移[11]。為探討circPDSS1作用機制，本研究通過序列分析發(fā)現(xiàn)miR-1298是circPDSS1的潛在靶基因。既往研究顯示，miR-1298在體內(nèi)、外均能夠抑制鼠類肉瘤病毒癌基因(KRAS)突變驅(qū)動的肺癌細(xì)胞生長，抑制膀胱癌細(xì)胞增殖，遷移和侵襲能力[12-13]。本研究顯示肝癌組織中miR-1298表達(dá)降低，轉(zhuǎn)染miR-1298 mimics可上調(diào)miR-1298表達(dá)可降低MHCC97H的遷移和侵襲能力，提高細(xì)胞凋亡率，并相應(yīng)改變MMP2、MMP9、Bcl-2和Bax表達(dá)水平。進(jìn)一步研究顯示，miR-1298 mimics還可降低WT-circPDSS1的熒光素酶活性，而MUT-circPDSS1熒光素酶活性無顯著變化，且過表達(dá)或抑制circPDSS1可分別降低或升高miR-1298的表達(dá)水平，提示circPDSS1對miR-1298具有靶向負(fù)調(diào)控作用。此外，干擾miR-1298表達(dá)還可逆轉(zhuǎn)抑制circPDSS1對MHCC97H細(xì)胞遷移、遷移和凋亡的影響，這進(jìn)一步說明circPDSS1通過靶向miR-1298參與調(diào)控肝癌細(xì)胞的遷移、侵襲和凋亡。

綜上所述，本研究證實肝癌組織中circPDSS1表達(dá)增加，抑制circPDSS1通過上調(diào)miR-1298表達(dá)能夠降低肝癌細(xì)胞的遷移和侵襲能力，誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡，表明circPDSS1在肝癌中具有致癌作用，為臨床肝癌治療提供了潛在靶點。