miR-18b增强乳腺癌MDA-MB-231细胞对顺铂化疗敏感性的作用及其机制

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乳腺癌是严重危害女性健康的恶性肿瘤之一,三阴性乳腺癌(Triple negativebreast cancer, TNBC)的重要特点就是缺乏孕酮受体(progesterone receptor)、雌激素受体(estrogen receptor)和人类表皮生长因子受体(human epidermalgrowthfactor receptor-2, HER2),而针对它们的内分泌治疗及靶向治疗无效,因此相对其他类型乳腺癌其预后差,生存期短。目前临床治疗上仍以化疗为主,多个研究表明,顺铂对三阴性乳腺癌化疗有效,提高三阴性乳腺癌对顺铂的化疗敏感性,能有效改善该类患者的预后。微小RNA(microRNA,miRNA)是一段长度约为20~22bpd大小的、基因遗传学高度保守的非编码RNA,具有复杂的生物学功能,已逐渐引起医学界的广泛关注。它能通过与靶基因3’端非翻译序列(untranslate region, UTR)的特异性结合来调控靶基因的降解或者表达,并在转录后水平基础上调控靶基因的功能。大量研究已证实miRNA的生物学功能与肿瘤的发生、发展和远处转移密切相关的。同时研究还发现miRNA不仅在肿瘤的发生、发展和转移过程中发挥重要作用,而且还参与肿瘤放化疗敏感性的调控。而最新研究表明miR-18b在乳腺癌细胞系中表达水平升高,并调节乳腺癌侵袭的相关基因,但miR-18b在乳腺癌的化疗过程中的生物学作用及其机制仍不清楚。程序性细胞死亡(Programmed cell death, PCD)与胚胎发育(morphogenesis)、机体稳态(homeostasis)和排除具有癌变倾向的细胞等生理活动密切相关。凋亡并不是生物体内唯一的程序性细胞死亡方式,自噬是独立于凋亡之外的另一种程序性细胞死亡方式,几年的研究显示当细胞处在缺氧状态下,细胞常自行吞噬长寿命蛋白和受损细胞器来获取生存的物质和能量,从而利于细胞在应激状态下存活。miRNA通过调控肿瘤细胞的凋亡(apoptosis)、自噬(autophagy)、衰老(senescence)和细胞周期阻滞(cell cycle arrest)等机制,发挥着促进癌症或者抑制癌症的双刃剑作用。miRNA通过以上机制来调节肿瘤的发生、发展和远处转移。miRNAs在乳腺癌、肺癌、甲状腺癌和肝癌等恶性肿瘤中有差异性表达,其生物学功能常被认为是“癌基因(oncogene)”和“抑癌基因(tumor suppressors)”,是一种重要的生物标志物。因此检测体内miRNA变化可对体内恶性肿瘤进行早期诊断、预后判断;干预miRNA可通过调节细胞凋亡及自噬等程序性细胞死亡,成为治疗恶性肿瘤的一种手段。miR-18b在多种乳腺癌细胞系中表达水平显著升高,多种研究表明,它是参与调节乳腺癌细胞浸润和远处转移的相关基因,然而,miR-18b在乳腺癌的化疗过程中发挥什么生物学作用和机制仍缺乏实验研究,它的众多生物学功能还需要继续研究探索。本实验研究旨在阐明miR-18b如何调节三阴性乳腺癌MDA-MB-231细胞的化疗敏感性及其可能的作用机制。目的探讨miR-18b在三阴性乳腺癌MDA-MB-231细胞对顺铂化疗敏感性中的作用及其可能的机制。方法采用生物信息学方法预测miR-18b的靶基因;用基因工程方法构建双荧光素酶表达载体;培养人乳腺癌细胞株细胞MDA-MB-231,冻存对数生长期的细胞。通过脂质体转染人工合成的mimic,转染至乳腺癌细胞,根据转染条件分为MDA-MB-231组、 MDA-MB-231+DDP组、 MDA-MB-231-NC组、MDA-MB-231-NC+DDP组、MDA-MB-231mimic组和MDA-MB-231mimic+DDP组,以Negative control(NC)作为对照,根据试剂盒逐步提取各组MDA-MB-231细胞中的miR-18b,应用(Quantitative real-time polymerase chain reaction,qRT-PCR)法检测细胞组的miR-18b的表达水平变化;Western blot检测转染后ATM蛋白水平变化。用细胞计数试剂盒(cell counting kit-8,CCK8)检测细胞的化疗敏感性。结果1. miR-18b靶基因的预测通过miRNA预测靶基因的生物信息学工具(PicTar、miRBase和Taregestscan)初步预测miR-18b的靶基因,即ATM可能为miR-18b靶基因。2. miR-18b在不同分组乳腺癌MDA-MB-231细胞中的表达情况与NC组相比,MDA-MB-231转染mimic组miR-18b表达升高20倍以上。mimic+DDP组与NC组相比,miR-18b表达水平升高60倍以上,差异具有统计学意义(p<0.001)。3.验证ATM为miR-18b靶基因1).MDA-MB-231细胞中过表达miR-18b抑制ATM3’UTR载体荧光素酶活性过表达miR-18b后pMIR-ATM荧光素酶活性的相对值降到70%,说明miR-18b明显抑制了pMIR-ATM荧光素酶的活性。由此初步验证,ATM为miR-18b靶基因,并与ATM3’UTR序列的部分结合从而发挥调控作用。2).过表达miR-18b抑制MDA-MB-231细胞中ATM蛋白的表达通过转染mimic在MDA-MB-231细胞中过表达miR-18b,与MDA-MB-231-NC组比较,MDA-MB-231mimic组细胞中的ATM蛋白水平明显降低(p<0.05);与MDA-MB-231-NC+DDP组比较,MDA-MB-231mimic+DDP组细胞中的ATM蛋白水平也明显降低(p<0.05),由此证实过表达miR-18b抑制MDA-MB-231细胞中ATM蛋白的表达。进一步确定miR-18b是ATM的靶基因。4.过表达miR-18b对MDA-MB-231细胞化疗敏感性的影响与MDA-MB-231NC组比较,在不同浓度的DDP作用后,转染miR-18b mimic后的MDA-MB-231细胞生长抑制率均升高,即对DDP的化疗敏感性升高。结论miR-18b通过靶向调控ATM蛋白增强乳腺癌MDA-MB-231细胞对顺铂化疗敏感性。
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