miR-25對食管癌EC109細胞侵襲和遷移能力的影響及臨床意義

李卿，李軼君，張國銳

食管癌起病隱匿，早期可無癥狀，手術切除是治療食管癌最主要的手段，但患者手術后仍可發生腫瘤復發轉移，以致死亡［1-2］。該病重在早期診斷，而目前尚缺乏可靠、準確的分子標志物。因此，探索食管癌發生的相關分子機制，尋找新的早期診斷標志物成為食管癌研究的重點和難點。研究表明，miR-25 在腫瘤中異常表達，能影響乳腺癌［3］、肺癌［4］、胃癌［5］、肝癌［6］等多種腫瘤的進展，但在食管癌中的報道少見。鹽誘導激酶1（salt-inducible kinase 1，SIK1）是一種蛋白編碼基因，在細胞生長、細胞周期、代謝、機體穩態等方面發揮關鍵作用［7-10］。本研究通過檢測食管癌組織和癌旁組織中miR-25的表達差異，探討過表達和干擾miR-25表達通過SIK1影響食管癌細胞侵襲和遷移的機制，并進一步驗證外泌體來源的miR-25能否作為食管癌無創診斷的標志物，為食管癌的早期診斷和優化治療提供理論依據。

1 資料與方法

1.1 臨床標本 收集2015 年1 月—2020 年6 月在湖南省郴州市第一人民醫院胸心外科行手術治療的食管癌患者，選擇經病理或消化內鏡診斷明確的處于早期（0～Ⅰ期）的原發性食管癌54例，所有患者術前均未進行放療、化療以及其他輔助治療。手術切除的癌組織和癌旁組織標本均于-80 ℃低溫冰箱中凍存備用。按照1∶1配對原則，選擇性別匹配、年齡相差5 歲且無胃腸道疾病的體檢健康者54 例作為對照。本研究經本院倫理學委員會批準，所有研究對象知情并簽署知情同意書。

1.2 實驗材料 人食管癌細胞EC109 購于國家生物醫學實驗細胞資源庫；DMEM 培養基、胎牛血清、青霉素-鏈霉素雙抗、胰蛋白酶、CCK-8試劑盒、4%多聚甲醛固定液、細胞裂解液、BCA 蛋白定量試劑盒購于上海碧云天生物技術有限公司；Matrigel基質膠購于美國BD公司；lipofectamine 3000試劑盒購于美國賽默飛公司；鼠源GAPDH 一抗、兔源SIK1一抗、羊抗鼠二抗、羊抗兔二抗、ECL化學發光底物、TRIzol 法RNA提取試劑盒、pcDNA 3.1 和pmirGLO 質粒均購于生工生物工程股份有限公司；miRNA 逆轉錄試劑盒、熒光定量PCR（qPCR）試劑盒購于武漢愛博泰克生物科技有限公司；PCR引物序列由北京天一輝遠生物科技有限公司合成；雙熒光素報告酶試劑盒購于美國Promega 公司。多功能酶標儀（Multiskan FC）購于美國賽默飛公司，SDS-PAGE 電泳儀（DYCZ-24DH）購于北京六一儀器廠；CO2細胞培養箱（MCO-18AC）購于上海天呈科技有限公司；qPCR儀（ABI 7500）購于美國ABI 公司；倒置顯微鏡（YKDZ-400）購于上海永科光學儀器有限公司；超凈工作臺（SW-CJ-2FD）購于蘇潔醫療器械有限公司；高速冷凍離心機（Optima XPN）購于美國貝克曼庫爾特公司；透射電鏡（JEOL JEM-2800）購于日本電子株式會社。

1.3 qPCR檢測miR-25表達 根據說明書要求，TRIzol法提取癌組織及癌旁組織總RNA，逆轉錄成cDNA 后進行熒光定量PCR。PCR 引物序列見表1。反應體系：SYBR premix 10 μL，PCR 上、下游引物各 1 μL，DNA 模板 1 μL，ddH2O 7 μL，總體積20 μL。反應條件：95 ℃預變性10 min；95 ℃變性10 s，58 ℃退火25 s，共40 個循環。miRNA 的相對表達水平用U6進行標準化，相對表達量用2-ΔΔCt法進行計算。

Tab.1 Primer sequence for qPCR表1 qPCR引物序列

1.4 過表達和沉默miR-25對EC109細胞生物學行為的影響

1.4.1 細胞培養 將EC109 細胞接種于含有10%胎牛血清和1%雙抗的DMEM 培養基中，在37 ℃、5%CO2的恒溫培養箱中培養。待細胞融合度達到80%左右進行傳代培養，取處于對數生長期且狀態良好的細胞進行后續實驗。

1.4.2 細胞轉染 EC109細胞接種于6孔板中，預培養12 h，待細胞融合度達到70%左右后將培養基更換成無血清、無雙抗的DMEM 培養基。按照lipofectamine 3000 試劑盒的操作說明進行轉染。轉染組包含：miR-25 過表達組（miR-25 mimic 組）、過表達對照組（NC mimic 組）、miR-25 干擾組（miR-25 inhibitor 組）和干擾對照組（NC inhibitor 組）。NC mimic、miR-25 mimic、NC inhibitor 和 miR-25 inhibitor 均由蘇州吉瑪基因股份有限公司合成。轉染完成后按照1.3中方法檢測miR-25表達，以確定轉染效率。

1.4.3 Transwell 檢測細胞的遷移和侵襲能力 Transwell 小室用基質膠預先孵育2 h，期間將轉染48 h 的細胞用胰蛋白酶消化。用不含血清和雙抗的DMEM 培養基將細胞稀釋為5×105個/mL，取100 μL 細胞懸液加入到Transwell 小室上室中，將 Transwell 小室置于 24 孔板中，下室加入 600 μL 含有20% 胎牛血清的DMEM 培養基，繼續培養24 h。取出Transwell小室，用4%多聚甲醛固定20 min，0.1%結晶紫室溫下染色15 min，最后用脫脂棉球輕輕擦去Transwell上室中未發生侵襲的細胞。細胞遷移實驗則直接將消化后的細胞稀釋至 5×105個/mL，取 100 μL 細胞懸液加入到 Transwell 上室中，然后在下室中同樣加入600 μL 含有20%胎牛血清的DMEM 培養基，24 h 后對上室中的細胞進行固定染色。將Transwell小室晾干后置于顯微鏡下拍照，并分別計算細胞侵襲和遷移的數量，實驗重復3次。

1.5 miR-25的靶基因預測及驗證

1.5.1 Targetscan 數據庫預測miR-25 的靶基因 使用Targetscan 數據庫（http://www.targetscan.org/vert_71/）預測miR-25的潛在靶點是否包含SIK1基因。

1.5.2 Western blot 實驗 取轉染后的4組細胞，加入適量蛋白裂解液，冰上裂解30 min，12 000 r/min離心15 min，吸取上清液，使用BCA試劑盒測定蛋白濃度。對樣品進行10%十二烷基磺酸鈉-聚丙烯酰胺凝膠電泳。蛋白分離后轉移到PVDF膜上，在室溫下用5%脫脂奶粉封閉1 h。用含1%吐溫20 的TBS 洗膜，加入一抗（1∶5 000）于4 ℃孵育過夜，隨后用二抗（1∶10 000）37 ℃孵育1.5 h。使用增強型化學發光檢測試劑盒進行顯影，用凝膠成像儀捕獲條帶圖像，然后用Image J 軟件進行半定量分析。以GAPDH 作為內參，實驗獨立進行3次。

1.5.3 雙熒光素酶報告實驗 將SIK1 的野生型和突變型序列分別克隆到pmirGLO 質粒上。miR-25 mimic 和miR-25 inhibitor與SIK1 3'UTR野生型和突變型質粒共轉染至EC109細胞，并以各自NC序列作為對照。48 h后，使用雙熒光素酶報告基因分析系統檢測熒光素酶活性。

1.6 Transwell 檢測 miR-25 靶向 SIK1 對 EC109 細胞遷移和侵襲能力的影響 EC109 細胞分為pcDNA 3.1 組、SIK1 過表達組和miR-25+SIK1 過表達組。分組轉染后Transwell 實驗檢測miR-25 靶向SIK1 對EC109 細胞侵襲和遷移能力的影響，實驗步驟同1.4.3。

1.7 血漿外泌體的提取及miR-25 表達水平檢測 將54 例食管癌患者和健康對照者的血漿樣本300×g離心10 min，2 000×g離心 15 min，以去除細胞碎片，然后 12 000×g離心30 min，去除上清液，得到外泌體。使用0.22μm的過濾器進行過濾除菌，最后適量磷酸鹽緩沖液重懸浮。外泌體提取后參照1.3中實驗步驟檢測miR-25的表達量，并分析食管癌患者癌組織與血漿外泌體中miR-25表達的相關性。

1.8 統計學方法 采用graphpad prism 8.0.3 軟件進行數據分析。符合正態分布的計量資料以均數±標準差（）表示，2組間均數比較采用獨立樣本t檢驗，多組間比較采用單因素方差分析，組間多重比較采用LSD-t檢驗。相關性分析采用Pearson相關。P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 食管癌組織和癌旁組織中miR-25表達水平比較 食管癌組織中miR-25 相對表達水平高于癌旁組 織（6.00±3.34vs.1.49±0.78，t=9.665，P＜0.01），見圖1。

Fig.1 qPCR detection of the relative expression level of miR-25 in esophageal cancer tissues and adjacent tissues圖1 qPCR檢測miR-25在食管癌組織和癌旁組織中的相對表達水平

2.2 miR-25在EC109細胞中的轉染效率 轉染48 h后，miR-25 mimic 組 miR-25 表達水平較 NC mimic組上調約 8.40 倍（t=18.700，P＜0.01），而 miR-25 inhibitor 組 miR-25 表達水平較 NC inhibitor 組下調約33.6%（t=10.220，P＜0.01），見圖2。

Fig.2 Overexpression and interference efficiency of miR-25 in EC109 cells detected by qPCR圖2 qPCR檢測miR-25在EC109細胞中的過表達和干擾效率

2.3 過表達和敲低miR-25 對EC109 細胞侵襲和遷移的影響 Transwell 實驗顯示，與NC mimic 組相比，miR-25 mimic 組侵襲和遷移的細胞數增多（P＜0.05）。miR-25 inhibitor 組中侵襲和遷移的細胞數較NC inhibitor組下降（P＜0.05），見圖3、表2。

Fig.3 Migration and invasion of EC109 cells after overexpression and knockdown of miR-25 were detected by Transwell assay(×100)圖3 Transwell實驗檢測過表達和敲低miR-25后EC109細胞的遷移和侵襲能力（×100）

Tab.2 Effects of overexpression and knockdown of miR-25 on migration and invasion of EC109 cells表2 過表達和敲低miR-25的各組EC109細胞遷移和侵襲能力變化 （n=3，個/視野，）

Tab.2 Effects of overexpression and knockdown of miR-25 on migration and invasion of EC109 cells表2 過表達和敲低miR-25的各組EC109細胞遷移和侵襲能力變化 （n=3，個/視野，）

＊P＜0.05，＊＊P＜0.01。

組別NC mimic組miR-25 mimic組t細胞侵襲數73.0±6.9 93.0±5.9 3.794＊細胞遷移數69.3±3.2 87.4±2.1 8.153＊＊組別NC inhibitor組miR-25 inhibitor組t細胞侵襲數73.6±7.4 36.7±5.4 6.947＊＊細胞遷移數72.7±3.1 39.1±5.9 8.770＊＊

2.4 miR-25 的靶基因的預測和驗證 通過Targetscan 數據庫預測發現 SIK1 為 miR-25 的靶基因，見圖 4。Western blot 結果顯示 miR-25 過表達后，SIK1 的相對蛋白表達量較NC mimic 組下降（0.25±0.07vs.0.92±0.08，t=11.680，P＜0.01）。敲低miR-25后SIK1的蛋白表達量較NC inhibitor 組升高（0.79±0.05vs.0.44±0.08，t=6.369，P＜0.01），見圖5。

Fig.4 Targetscan database predicts the 3'UTR binding of miR-25 to SIK1圖4 Targetscan預測miR-25與SIK1的3'UTR結合

Fig.5 The effect of overexpression and knockdown of miR-25 on the expression of SIK1 detected by Western blot assay圖5 Western blot檢測過表達和敲低miR-25對SIK1表達量的影響

2.5 雙熒光素酶報告實驗 結果顯示，miR-25 mimic 與SIK1 3'UTR 野生型質粒共轉染后，細胞熒光素酶活性降低（P＜0.01），見圖6。而miR-25 inhibitor 與 SIK1 3'UTR 野生型質粒共轉染 EC109 細胞后，熒光素酶活性升高（P＜0.01），見圖7。

Fig.6 Double luciferase reporter assay confirmed the change of luciferase activity after the simultaneous action of miR-25 mimic and SIK1 3'UTR圖6 雙熒光素報告酶實驗驗證miR-25 mimic與SIK1 3'UTR同時作用后熒光素酶活性的變化

Fig.7 Double luciferase reporter assay confirmed the change of luciferase activity after the simultaneous action of miR-25 inhibitor and SIK1 3'UTR圖7 雙熒光素酶報告實驗驗證miR-25 inhibitor與SIK1 3'UTR同時作用后熒光素酶活性的變化

2.6 miR-25通過靶向SIK1促進EC109細胞的侵襲和遷移 Transwell 實驗顯示，與pcDNA 3.1 組相比，SIK1 過表達組EC109 侵襲和遷移的細胞數量減少，而miR-25+SIK1過表達組EC109侵襲和遷移的細胞數量較SIK1過表達組增多，見圖8、表3。

Fig.8 Transwell experiment verified that miR-25 promoted the invasion and migration of EC109 through SIK1(×100)圖8 Transwell實驗驗證miR-25通過SIK1促進EC109的侵襲和遷移（×100）

Tab.3 Effects of SIK1 overexpression on migration and invasion of EC109 cells表3 SIK1過表達各組對EC109細胞遷移和侵襲的影響（n=3，個/視野，）

Tab.3 Effects of SIK1 overexpression on migration and invasion of EC109 cells表3 SIK1過表達各組對EC109細胞遷移和侵襲的影響（n=3，個/視野，）

＊＊P＜0.01。

組別pcDNA3.1組SIK1過表達組miR-25+SIK1過表達組F細胞侵襲數97.5±6.6 46.7±6.6a 67.8±8.1ab 38.280＊＊細胞遷移數72.5±2.2 33.2±3.9a 59.9±8.0ab 43.320＊＊

2.7 食管癌患者和健康對照血漿外泌體中miR-25的相對表達量 食管癌患者血漿外泌體中miR-25的相對表達量高于健康對照（t=8.534，P＜0.01），與在食管癌組織中的表達趨勢一致，見圖9。

Fig.9 qPCR detection of miR-25 expression in esophageal cancer and healthy human plasma exosomes圖9 qPCR檢測食管癌和健康人血漿外泌體中miR-25的表達量

2.8 miR-25 在食管癌組織和血漿外泌體中的表達相關性 外泌體中miR-25 的相對表達量與食管癌患者組織中的相對表達量呈正相關（r=0.767，P＜0.01），見圖10。

Fig.10 Correlation of miR-25 expression in esophageal cancer tissue and plasma圖10 miR-25在食管癌組織和血漿中的表達相關性

3 討論

食管癌是原發于食管的惡性腫瘤，好發于中老年男性。食管癌患者早期治療預后較好，但患者整體生存率仍然較低，究其原因主要是發現食管癌時患者多已處于中晚期，導致治療后容易復發［11-12］。因此，迫切需要尋找新的食管癌診斷標志物以早期診斷，從而改善食管癌患者預后。

外泌體是一種直徑在50～150 nm 的細胞外囊泡，廣泛存在于各種體液中。外泌體是脂質雙分子層，能夠保護囊泡內的miRNA 不被RNA 酶降解，從而保證miRNA 濃度穩定。外泌體的內容物可反映母體細胞的特性，因此外泌體在腫瘤等疾病的診斷、預后預測等方面具有較大潛力［13］。外泌體來源的miRNA 能夠作為前列腺癌、結腸癌的無創的診斷標志物［14-15］，能否作為食管癌早期診斷的生物標志物仍不明確。研究表明，miR-25能夠參與多種腫瘤的進展，主要包括促進腫瘤的增殖、轉移與侵襲［16］，抑制腫瘤細胞凋亡［17］，調控細胞周期［18］及自噬［19］等。在本研究中，筆者首先通過臨床標本檢測發現miR-25 在食管癌組織中的表達量高于癌旁組織，與Liu等［20］研究結果一致。進一步研究發現，過表達miR-25 后，EC109 細胞侵襲和遷移能力明顯增強，說明miR-25可能參與了食管癌的進展。隨后，本研究通過雙熒光素酶報告實驗證實SIK1是miR-25的靶基因。既往有研究表明，SIK1 活化可以促進p53 相關細胞失巢凋亡，并抑制細胞的克隆性生長［21］，且SIK1 表達降低與乳腺癌［21］、胰腺癌［22］、肝細胞癌［23］和卵巢癌［24］的進展、轉移和不良預后有關。因此，SIK1被認為是抑癌基因。然而，SIK1在食管癌中的表達狀況及其臨床意義尚不清楚。本研究證實，過表達SIK1能夠抑制食管癌EC109細胞侵襲和遷移，而miR-25靶向抑制SIK1表達后，EC109細胞侵襲和遷移能力較過表達SIK1 組升高，提示miR-25 可能是通過影響SIK1 的表達來調節EC109 細胞的生物學特性。最后，筆者發現食管癌患者血漿外泌體中的miR-25表達水平明顯高于健康人群，且與食管癌組織中的表達量呈正相關，提示外泌體miR-25可能作為食管癌早期診斷的生物標志物。

本研究證實，miR-25可能通過外泌體分泌到外周血中發揮生物學功能，具有早期診斷食管癌的潛力。后續將納入其他分期的食管癌標本，研究不同分期的食管癌中miR-25的表達趨勢，同時進一步挖掘miR-25 在食管癌中發揮的其他功能以及與SIK1相關的信號通路，以期明確其具體作用機制。