miR-30a 在胃腸道間質瘤中的表達及其調控細胞增殖、侵襲和凋亡的機制

任 華 馬 明 王 超 王昭君

1.山西省大同市第五人民醫院普外科，山西大同 037000；2.山西醫科大學生理學系，山西晉中 030600

胃腸道間質瘤（gastrointestinal stromal tumor，GIST）是最普遍的肉瘤類型，約占全部胃腸道腫瘤的0.2%，多發于50 歲以上人群[1]。資料顯示，GIST 的發生率在不同地區和人群中有所差異，以中國、韓國及挪威發病率最高[2-3]。GIST 可并發嘔吐、消化道出血等癥，嚴重時可誘發消化道梗阻及穿孔，導致嚴重腹部疼痛及感染，危及生命健康。現階段，GIST 治療方式主要包括手術切除和靶向藥物治療，其中伊馬替尼是目前不可切除性原發性及轉移復發性GIST 的一線治療藥物，但并非所有患者均對其敏感，且部分患者存在耐藥問題，導致預后不甚理想[4-5]。尋找新的治療策略是目前GIST 領域的重要課題。微RNA-30（microRNA-30，miR-30）a 是廣泛表達于人體各種組織中的一種miRNA，在多種腫瘤中發揮抑制或促進的作用[6-8]。miR-30 家族中的其他成員也在GIST 中發揮著重要的調節作用，如miR-30c 可以通過靶向基因來抑制GIST 細胞的增殖和遷移，表明miR-30 家族是在GIST 發展和治療中具有潛在價值的生物標志物和藥物靶點[9]。然而，目前關于其在GIST 中的作用及相關機制報道尚少。研究miR-30a 在GIST 中的作用和機制，有助于揭示GIST 的發病機制，尋找新的治療靶點和策略。本研究采用脂質體轉染法轉染miR-30a 基因過表達質粒、沉默質粒至GIST-T1 細胞中，檢測細胞行為學變化，并分析可能機制。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2021 年11 月至2022 年11 月在山西省大同市第五人民醫院進行手術切除治療的GIST 患者30 例，男19 例，女11 例；年齡51～72 歲，平均（65.61±9.53）歲。所選受試者均通過病理學檢查證實為GIST，排除術前放化療或藥物治療者。選取患者手術切除的正常組織（距離GIST 組織邊緣＞5 cm）作為對照，經手術切除的GIST 組織、正常組織均投入液氮保存。本研究經山西省大同市第五人民醫院倫理委員會批準（2021-030），患者或家屬對研究內容知情同意。

1.2 細胞株

人GIST-T1 細胞株購自美國Sigma-Aldrich 公司。

1.3 藥物、主要試劑、儀器

miR-30a NC、mimics、inhibitor 質粒，大連華醫基因生物技術有限公司構建；LipofectamineTM3000 試劑盒（貨號：R0084-100ML，常州三友生物工程有限公司）；雙螢光素酶檢測試劑盒、實時熒光定量聚合酶鏈反應（real-time quantitative polymerase chain reaction，qRT-PCR）試劑盒（貨號：E1910、A5001，美國Promega公司）；MTT 試劑盒、細胞凋亡檢測試劑盒、Annexin V-FITC 液（貨號：M6494、A35109、A13199，美國Thermo Fisher Scientific 公司）；二甲基亞砜（dimethyl sulfoxide，DMSO）（貨號：A120227，長春新興藥業集團有限責任公司）；兔抗人轉化生長因子β1（transforming growth factor β1，TGF-β1）、Smad2、p-Smad2 一抗（貨號：ab92486、ab40855、ab53100，美國Abcam 公司）。Transwell 小室（美國康寧公司）；SpectraMax 酶標儀（美國Molecular Devices 公司）；Attunenxt 流式細胞儀（美國Thermo Fisher Scientific 公司）。

1.4 qRT-PCR 法檢測GIST 組織及正常組織中miR-30a 表達量

取液氮中保存組織，充分粉碎，提取總RNA，用瓊脂糖凝膠電泳或者比色分析等方法鑒定RNA 純度與完整性。將提取的總RNA 采用stem-loop 法逆轉錄成cDNA，逆轉錄溫度為16～18℃，時間30 min。設計miR-30a 和內參基因的qPCR 引物序列，miR-30a：正向為5’-GCGTCACGTGCCCGCGCATCCGAC-3’；反向為5’-GCGACTGTACGTGTCACCGACT-3’；U6：正向為5’-CTGCACGTGCTGCTCAA-3’；反向為5’-GAGGTAAC-GTGCAGTGTGTG-3’。用qRT-PCR 試劑盒，將cDNA 混合物進行熒光定量PCR 分析。通過qPCR數據分析軟件對實驗結果進行計算和比較，2-△△Ct法計算miR-30a 相對表達量。

1.5 細胞培養、轉染及分組

將GIST-T1 細胞株培養于含有10%胎牛血清、1%青鏈霉素的RPMI-1640 培養基中，標準條件下培養箱內常規培養，隔天換液，貼壁后胰酶消化傳代，對數期細胞用于后續實驗。調整細胞密度為1×106個/ml，接種于6 孔板，待細胞生長至貼壁，分別將miR-30a陰性對照質粒miR-30a NC、過表達量質粒miR-30a mimics、沉默質粒miR-30a inhibitor 轉染至GIST-T1細胞，分別設為miR-30a NC 組、miR-30a mimics 組、miR-30a inhibitor 組，另取對數期GIST-T1 細胞設為對照組，培養24 h 用于后續實驗。

1.6 qRT-PCR 檢測miR-30a 表達量

取各組細胞，操作同“1.4”。

1.7 MTT 法檢測增殖能力

取各組細胞，預冷PBS 漂洗、重懸，分別種植于96 孔板中，每孔5 000 個細胞，在完全培養液中培養24、48、72 h 后分別加入新制備的MTT 溶液（5.00 g/L，20 μl），孵育4 h，棄上清并加入150 μl DMSO，充分振蕩至甲瓚晶體溶解，檢測490 nm 波長處各組細胞增殖率，細胞增殖率=（實驗組吸光度值-空白組吸光度值）/（對照組吸光度值-空白組吸光度值）×100%，其中空白組為不含細胞和待測物質的培養基和MTT溶液。

1.8 Transwell 實驗檢測細胞侵襲能力

Matrigel 基質凝膠融化后涂抹至Transwell 小室，取各組細胞加入無血清培養液調節細胞密度至1×106個/ml，取200 μl 各組細胞懸液加入Transwell 小室上層，下層中加入完全培養液趨化，置于37℃、5%CO2標準環境恒溫培養箱中孵育24 h，用棉簽去除上層腔中未通過Matrigel 基底膜的細胞，用甲醇固定通過細胞，并用0.1%結晶紫染色，在顯微鏡下隨機選擇5 個不重復視野，計算侵襲染色細胞數/視野數。

1.9 流式細胞術檢測細胞凋亡率

取各組細胞，清洗、重懸，調整細胞密度為1×105個/ml 接種至6 孔板，加入完全培養液培養2 d，PBS 清洗兩次，低溫離心2 min（3 500 r/min，半徑為8 cm），吸棄上清，按照凋亡試劑盒說明書要求進行后續實驗過程，binding buffer 液重懸細胞，Annexin V-FITC 液染色后，再加入PI 液二次染色，遮光孵育15 min，流式細胞儀檢測細胞凋亡情況，計算各組凋亡率。

1.10 Western blot 法檢測細胞TGF-β1、Smad2、p-Smad2蛋白表達量

取各組細胞，充分裂解，低溫10 000 r/min 離心10 min，取上清并定量蛋白。取少量樣本蛋白，混合4倍量上樣緩沖液，水浴加熱變性蛋白，按照每孔20～30 μg 的量加載到凝膠槽中，加入預染色蛋白作為分子量標準，用恒壓電源進行電泳分離；將分離好的蛋白從凝膠轉移到聚氟乙烯膜上，用轉印儀或半干法進行轉印；將轉印好的膜用5%牛奶在室溫或4℃封閉1～2 h，防止非特異性結合；將封閉好的膜用含有適當稀釋比例的TGF-β1、Smad2、p-Smad2 一抗溶液在4℃過夜或室溫2 h 孵育，使一抗與目標蛋白結合；將孵育好的膜用含有Tween-20 的TBST 緩沖液洗滌3次，10 min/次，去除未結合的一抗；將洗滌好的膜用含有適當稀釋比例的熒光標記的二抗溶液在室溫1 h孵育，使二抗與一抗結合；洗滌：重復上述洗滌步驟，去除未結合的二抗；將洗滌好的膜用熒光成像儀進行掃描和分析，根據熒光信號的強度和分子量判斷目標蛋白的表達水平。

1.11 雙螢光素酶實驗驗證miR-30a 靶向基因

經TargetScan 預測，miR-30a 與TGF-β1 3’UTR存在結合位點，由百通生物科技（天津）有限責任公司鑒定。構建合成野生型TGF-β1 3’-UTR-WT 及突變型TGF-β1 3’-UTR-MUT 載體，與miR-30a 質粒（miR-30a mimics、miR-30a NC）共同轉染至293T 細胞，48 h后收集細胞，加入火鯊魚螢光素酶底物使報告基因發出熒光信號，記錄該酶的熒光強度，加入停止緩沖液，停止螢光素酶反應，加入Renilla 螢光素酶底物使內參基因產生螢光，記錄該酶的熒光強度。計算出對應的相對熒光單位。相對螢光素酶活性=火鯊魚螢光素酶活性/Renilla 螢光素酶活性。

1.12 統計學方法

采用SPSS 24.0 統計學軟件進行數據分析。計量資料采用均數±標準差（±s）表示，比較采用t 檢驗，多組間比較采用單因素方差分析，兩兩比較采用LSD-t 檢驗。以P＜0.05 為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 GIST 組織及正常組織中miR-30a 表達量比較

與正常組織比較，GIST 組織中的miR-30a 表達量降低（P＜0.05）。見表1。

表1 GIST 組織及正常組織中miR-30a 表達量比較（±s）

表1 GIST 組織及正常組織中miR-30a 表達量比較（±s）

注GIST：胃腸道間質瘤；miR-30a：微RNA-30a。

2.2 各組細胞miR-30a 表達量比較

miR-30a NC 組細胞miR-30a 表達量與對照組比較，差異無統計學意義（P＞0.05）。與對照組比較，miR-30a mimics 組miR-30a 表達量升高，miR-30a inhibitor 組miR-30a 表達量降低（P＜0.05）。見表2。

表2 各組細胞miR-30a 表達量比較（±s）

表2 各組細胞miR-30a 表達量比較（±s）

注 與對照組比較，aP＜0.05。miR-30a：微RNA-30a。

2.3 各組細胞增殖能力比較

miR-30a NC 組24、48、72 h 細胞增殖率與對照組比較，差異無統計學意義（P＞0.05）；與對照組比較，miR-30a mimics 組24、48、72 h 細胞增殖率降低，miR-30a inhibitor 組24、48、72 h 細胞增殖率升高（P＜0.05）；與24 h 比較，miR-30a mimics 組、miR-30a inhibitor 組48、72 h 細胞增殖率升高（P＜0.05）；與48 h比較，miR-30a mimics組、miR-30a inhibitor 組72 h 細胞增殖率升高（P＜0.05）。見表3。

表3 各組細胞培養24、48、72 h 后細胞增殖率比較（%，±s）

表3 各組細胞培養24、48、72 h 后細胞增殖率比較（%，±s）

注 與對照組同期比較，aP＜0.05；與本組24 h 比較，bP＜0.05；與本組48 h 比較，cP＜0.05。

2.4 各組侵襲能力比較

對照組、miR-30a NC 組、miR-30a mimics 組、miR-30a inhibitor 組穿膜染色細胞數分別為（70.40±12.48）、（71.20±13.26）、（29.20±5.26）、（96.40±13.59）個/視野。miR-30a NC 組穿膜染色細胞數與對照組比較，差異無統計學意義（P＞0.05）。與對照組比較，miR-30a mimics 組穿膜染色細胞數減少（P＜0.001）；miR-30a inhibitor 組穿膜細胞數增加（P＜0.001）。見圖1。

圖1 Transwell 實驗檢測細胞侵襲能力（400×）

2.5 各組細胞凋亡率比較

miR-30a NC 組細胞凋亡率與對照組比較，差異無統計學意義（P＞0.05）。與對照組比較，miR-138-5p mimics 組凋亡率升高，miR-30a inhibitor 組凋亡率降低（P＜0.05）。見圖2、表4。

圖2 細胞凋亡率流式圖（n=5）

表4 各組細胞凋亡率比較（%，±s）

表4 各組細胞凋亡率比較（%，±s）

注 與對照組比較，aP＜0.05。

2.6 各組細胞TGF-β1、p-Smad2/Smad2 蛋白表達量比較

圖3 各組細胞TGF-β1、Smad2、p-Smad2 蛋白表達條帶圖

miR-30a NC 組TGF-β1、p-Smad2/Smad2 蛋 白表達量與對照組比較，差異無統計學意義（P＞0.05）；與對照組比較，miR-30a mimics 組TGF-β1 蛋白表達量、p-Smad2/Smad2 降低，miR-30a inhibitor 組TGF-β1蛋白表達量、p-Smad2/Smad2 升高（P＜0.05）。見圖3、表5。

表5 各組細胞TGF-β1 蛋白表達量、p-Smad2/Smad2 比較（±s）

表5 各組細胞TGF-β1 蛋白表達量、p-Smad2/Smad2 比較（±s）

注 與對照組比較，aP＜0.05。TGF-β1：轉化生長因子β1。

2.7 雙螢光素酶實驗結果

miR-30a 與TGF-β1 存在互補序列，見圖4。與miR-30a NC 組比較，miR-30a mimics 組TGF-β1-WT熒光酶活性降低（P＜0.05），對突變型TGF-β1-MUT熒光酶活性無影響（P＞0.05）。見圖4、表6。

圖4 miR-30a 與TGF-β1 互補序列

表6 兩組熒光酶活性比較（±s）

表6 兩組熒光酶活性比較（±s）

注TGF-β1：轉化生長因子β1。

3 討論

GIST 是一種起源于胃腸道壁內的間葉組織的腫瘤，通常表現為良性或低度惡性，但有時也表現為高度惡性[10]。年齡及家族性GIST 綜合征、神經纖維瘤病、Carney-Stratakis 綜合征等也會增加GIST 的發生風險[11-12]。其發病機制主要與KIT 及PDGFRA 基因突變有關，突變基因可編碼酪氨酸激酶受體，在細胞增殖、分化和凋亡等過程中發揮重要作用[13-14]。正常情況下，酪氨酸激酶受體只有結合相應配體后才會被激活，從而調節細胞功能，但當KIT 或PDGFRA 基因發生突變時，會導致受體失去對配體的依賴性，持續維持激活狀態，從而促進細胞無限制增殖及存活，形成腫瘤。高增殖、高侵襲及低凋亡性是GIST 發生及進展的主要原因，探尋抑制GIST 細胞增殖、侵襲并促進其凋亡的有效方式是治療該病的關鍵。

本研究結果顯示，GIST 組織miR-30a 表達量低于正常組織，通過轉染發現miR-30a mimics 組24、48、72 h 增殖率降低，穿膜染色細胞數減少，凋亡率升高，miR-30a inhibitor 組反之，提示miR-30a 在GIST組織中表達降低，上調其表達可抑制GIST 細胞增殖、侵襲，并促進其凋亡。miRNA 是一非編碼小分子RNA，近年來多項研究表明其在GIST 的發病中起重要作用[15-17]。miR-30a 是一種長度為70 個核苷酸的發夾狀結構，位于人類第6 號染色體的6q13 區域，主要由MIR30A-1 和MIR30A-2 兩個轉錄本產生，由Drosha 酶在細胞核內切割而成被轉運到細胞質中，由Dicer 酶進一步切割為成熟的miR-30a。目前關于miR-30a 與腫瘤關系的研究較多。如Ren 等[18]發現，在透明細胞腎組織和細胞中，miR-30a 明顯下調，與晚期TNM 分期和預后不良相關，且表現出有效的抗腫瘤特性。Cai 等[19]認為，在順鉑化療后卵巢癌患者血清以及順鉑耐藥細胞中，miR-30a 的表達顯著降低，其過表達可抑制順鉑誘導的自噬并促進耐藥細胞凋亡。關于miR-30a 在GIST 中的作用，有研究報道顯示其在GIST 中水平較低，并且與伊馬替尼的敏感性呈正相關，并被證實是一種伊馬替尼敏化劑，為克服該病的化療耐藥性提供了新的希望，提示miR-30a 可能與該病的發生及化療敏感性有關[20]。

TGF-β/Smad2 信號通路是一種在細胞內發揮多種功能的信號轉導途徑，包括細胞增殖、分化、遷移、凋亡、細胞穩態及其他細胞功能[21-23]。TGF-β 是機體內常見的一種分泌性細胞因子，作為一組多功能性多肽，其家族中以TGF-β1 活性最高，可被整連蛋白復合物激活，與TGF-β2 受體結合后磷酸化TGF-β1 受體的胞內區域，磷酸化TGF-β1 受體又進一步磷酸化Smad2 蛋白，使其與Smad4 蛋白結合，形成Smad2/4復合物，后者轉運到細胞核內與其他轉錄因子或輔助因子相互作用，調節下游基因表達。既往研究發現，TGF-β 信號通路在腫瘤中被激活，且與miRNA 具有一定關聯，具體表現為誘導上皮間質轉化，使腫瘤細胞獲得更強的遷移和侵襲能力，促進腫瘤轉移；刺激血管生成，為腫瘤提供充足的營養和氧氣，促進腫瘤生長；抑制免疫系統的抗腫瘤反應，使腫瘤細胞逃避免疫監視和清除；調節基因組穩定性，促進染色體不穩定性和微衛星不穩定性，導致基因突變和表達異常[24-26]。本研究結果顯示，上調miR-30a 表達可抑制TGF-β 信號通路蛋白表達，且TGF-β1 是miR-30a的一個靶基因，提示miR-30a 可能通過靶向調控TGF-β 信號通路參與GIST 細胞生物學行為的調控。

綜上所述，miR-30a 在GIST 中表達降低，提高其表達可能通過靶向抑制TGF-β 信號通路活性抑制GIST 細胞增殖、侵襲，促進其凋亡。