張可,姜嵐,僧東杰,朱卿文
鼻咽癌(nasopharyngeal carcinoma,NPC)起源于解剖位置較為隱秘的鼻咽部,屬于頭頸部腫瘤之一,在我國南方發(fā)病率較高。臨床多采用放射聯(lián)合化學療法治療NPC,然而其早期易出現(xiàn)遠處轉(zhuǎn)移和浸潤,且復(fù)發(fā)率較高[1]。腫瘤細胞增殖、遷移和侵襲是發(fā)生遠處轉(zhuǎn)移和復(fù)發(fā)的病理基礎(chǔ)[2],探究NPC細胞增殖、遷移的分子機制,尋找相關(guān)治療靶點可能有益于其治療效果的提高。微小RNA(miRNA)是高度保守的短鏈(20~25個核苷酸)非編碼RNA分子,可以調(diào)控基因表達。研究顯示,miRNA表達失調(diào)及功能障礙可調(diào)節(jié)腫瘤細胞增殖及轉(zhuǎn)移,在NPC等腫瘤中發(fā)揮癌基因或腫瘤抑制基因的作用[3]。本研究旨在通過探討miR-132和Kruppel樣因子(KLF)7在NPC增殖、遷移和侵襲中的作用,以期為NPC的治療提供新靶標。
1.1 材料 SPF級7周齡NIH-Foxn1rnu裸大鼠(均為雄性)70只,購自北京維通利華公司[許可證號:SCXK(京)2016-0006],體質(zhì)量200~220 g,于鄭州大學實驗動物中心[動物許可證號:SYXK(豫)2018-0004]進行本項研究,且實驗過程遵守3R原則。鼻咽癌組織及正常鼻咽上皮組織均來自鄭州兒童醫(yī)院病理科。CNE-2Z鼻咽癌細胞和NP69永生化正常鼻咽上皮細胞均購自中國醫(yī)學科學院細胞資源中心。RNA TriPure、反轉(zhuǎn)錄試劑及熒光定量PCR(qPCR)試劑購自Roche公司,LipofectamineTM3000轉(zhuǎn)染試劑購自Invitrogen公司;miR-132 mimics及陰性對照、KLF7-WT質(zhì)粒(攜帶KLF7 3'UTR原始序列)、KLF7-MUT質(zhì)粒(攜帶KLF7 3'UTR突變序列)、KLF7-OE質(zhì)粒及空質(zhì)粒均購自上海吉瑪公司;雙熒光素酶檢測試劑盒購自Promega公司;引物、二辛可寧酸二鈉(BCA)、HE及CCK-8試劑盒購自上海生工公司;β-actin兔多克隆抗體、KLF7兔多克隆抗體、CD34兔多克隆抗體及山羊抗兔IgG(HRP)購自Abcam公司;培養(yǎng)基購自HyClone公司;qPCR儀器購自Thermo公司;顯微鏡購自O(shè)lympus公司;電泳儀、酶標儀購自BioRad公司。
1.2 方法
1.2.1 細胞培養(yǎng)及分組 CNE-2Z鼻咽癌細胞采用RPMI 1640培養(yǎng)基(含10%FBS、1%鏈霉素和青霉素)進行培養(yǎng),NP69永生化正常鼻咽上皮細胞采用Keratinocyte-SFM培養(yǎng)基(含10%FBS)進行培養(yǎng),每日早晚觀察細胞情況,2~3 d傳代1次,取第3代狀態(tài)良好的細胞進行實驗。CNE-2Z細胞分組:空白組(不轉(zhuǎn)染)、NC組(轉(zhuǎn)染miR-132 NC和空質(zhì)粒)、miR-132 mimics組(轉(zhuǎn)染miR-132 mimics)、KLF7-OE組(轉(zhuǎn)染KLF7-OE質(zhì)粒)和miR-132 mimics+KLF7-OE組(轉(zhuǎn)染miR-132 mimics和KLF7-OE質(zhì)粒)。根據(jù)轉(zhuǎn)染試劑盒操作說明,采用無血清培養(yǎng)基制備LipofectamineTM3000脂質(zhì)體和miR-132 mimics或(和)KLF7-OE質(zhì)?;鞈乙?,分別加入到相應(yīng)組細胞中,混勻后置于培養(yǎng)箱培養(yǎng)24 h。
1.2.2 qPCR檢測miR-132表達 Trizol法提取鼻咽癌、正常鼻咽組織和細胞中的RNA,測定濃度后用試劑盒進行反轉(zhuǎn)錄。以反轉(zhuǎn)錄所得cDNA為模板根據(jù)試劑盒說明配置qPCR反應(yīng)體系,檢測miR-132表達。擴增條件:95℃預(yù)變性1 min;95℃變性15 s,65℃退火35 s,68℃延伸45 s,設(shè)置40個循環(huán)。以U6為內(nèi)參根據(jù)公式2-ΔΔCt計算組織及細胞中miR-132相對表達量。miR-132上游引物5'-ACCGTGGCTTTCGATTG-3',下游引物5'-GAACATGTCTGCGTATCTC-3',產(chǎn)物大小143 bp;U6上游引物5'-CCTCACTGTCCACCTTCCA-3',下游引物5'-GGGTGTAAAACGCAGCTCA-3',產(chǎn)物大小127 bp。
1.2.3 Western blot檢測KLF7蛋白表達 制備鼻咽癌及正常鼻咽組織的PBS勻漿液,收集各組細胞并經(jīng)PBS漂洗3次,加入蛋白裂解液混勻,冰上裂解15 min,離心分離上清液,BCA法測定所提取的蛋白濃度。分別取20μg按順序進行SDS-聚丙烯酰胺凝膠電泳、轉(zhuǎn)印至PVDF膜,奶粉封閉,兔源一抗KLF7抗體(1∶1 000)和β-actin抗體(1∶500)4℃過夜孵育,洗膜后加入山羊抗兔IgG(HRP)二抗(1∶3 000)室溫孵育50 min,加入ECL發(fā)光液曝光拍照,根據(jù)目的蛋白和內(nèi)參β-actin條帶的灰度值計算組織及細胞中KLF7蛋白相對表達量。
1.2.4 網(wǎng)站預(yù)測及雙熒光素酶檢測KLF7與miR-132的靶向關(guān)系 經(jīng)TargetScan網(wǎng)站預(yù)測顯示,KLF7 mRNA 3'UTR區(qū)存在與miR-132序列配對結(jié)合的連續(xù)位點,進一步用雙熒光素酶檢測驗證KLF7與miR-132的靶向關(guān)系。CNE-2Z細胞分為KLF7-3'UTR-WT+miR-132 NC組、KLF7-3'UTR-WT+miR-132 mimics組、KLF7-3'UTR-MUT+miR-132 NC組和KLF7-3'UTR-MUT+miR-132 mimics組,用LipofectamineTM3000試劑盒分別將KLF7-WT質(zhì)粒、KLF7-MUT質(zhì)粒和miR-132 NC、miR-132 mimics轉(zhuǎn)染相應(yīng)細胞,48 h后收集細胞裂解后采用熒光素酶試劑盒進行檢測。以海腎熒光素酶為對照,根據(jù)螢火蟲熒光素酶活性/海腎熒光素酶活性×100%計算報告基因的熒光素酶活性。
1.2.5 CCK-8實驗檢測細胞增殖能力 收集各組細胞重新接種于96孔板(每孔100μL含1×104個細胞),培養(yǎng)12、24、36、48、60 h后,將10μL CCK-8溶液加入各孔,繼續(xù)培養(yǎng)4 h,輕輕混勻后上酶標儀測量各孔在450 nm處的光密度(OD)值,繪制細胞生長曲線。
1.2.6 Transwell實驗檢測細胞遷移及侵襲能力 收集各組細胞接種于Transwell小室上層(每孔200μL含5×104個細胞),下層加入500μL RPMI培養(yǎng)基,置于培養(yǎng)箱中24 h后取出小室上層,棉簽拭去上層凝膠和(或)細胞,浸沒在70%乙醇中固定15 min,PBS洗滌3次后蘇木精染色,封片并觀察。每個小室隨機讀取5個視野計算通過小室上層的平均細胞數(shù),以評估CNE-2Z細胞遷移、侵襲能力。侵襲實驗前,將100μL基質(zhì)膠加在上層小室中,室溫過夜凝固,遷移實驗則不作此處理。
1.2.7 裸鼠成瘤實驗檢測腫瘤體內(nèi)生長情況 將雄性裸大鼠按照體質(zhì)量標號后采用隨機數(shù)字表法分為空白組(CNE-2Z)、NC組、miR-132 mimics組、KLF7-OE組和miR-132 mimics+KLF7-OE組,每組至少12只。取1.2.1中各組CNE-2Z細胞,用胰蛋白酶分離并計數(shù)。各組裸大鼠均經(jīng)腋窩外側(cè)皮下注射相應(yīng)0.2 mL細胞懸液(1.0×107細胞/mL)。每2天用游標卡尺測量一次裸大鼠腋窩處腫瘤的最小直徑(a)和最大直徑(b),根據(jù)公式1/2(a2×b)計算瘤體體積。
1.2.8 免疫組化檢測腫瘤血管密度 取各組裸大鼠的腫瘤組織制備石蠟切片,按順序進行脫蠟、水化、滅活內(nèi)源性過氧化物酶、抗原修復(fù)、一抗(CD34抗體)孵育、二抗孵育、鏈霉親和素-過氧化物酶孵育后,加入DAB顯色,蘇木素染液復(fù)染后脫水、透明、封片,顯微鏡下拍照觀察。每片任取6個視野,通過Image Pro Plus 6.0軟件進行圖像分析。判斷標準:CD34陽性表示內(nèi)皮細胞,由內(nèi)皮細胞圍繞成的不規(guī)則管腔結(jié)構(gòu)判斷為微血管。每張切片取6個視野進行微血管計數(shù),以平均值代表腫瘤微血管密度(microvessel density,MVD)。
1.3 統(tǒng)計學方法 采用GraphPad 8.0對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析,數(shù)據(jù)以±s表示,2組間比較采用t檢驗,多組比較間比較采用one-way ANOVA,組間多重比較采用Bonferroni校正t檢驗分析。以P<0.05為差異有統(tǒng)計學意義。
2.1 miR-132在鼻咽癌組織及細胞中的表達 鼻咽癌組織中miR-132表達水平(0.35±0.05)較正常鼻咽組織(1.00±0.02)降低(n=30,t=66.111,P<0.01);鼻咽癌CNE-2Z細胞中miR-132表達水平(0.41±0.02)較正常鼻咽上皮細胞NP69(1.00±0.03)降低(n=6,t=40.083,P<0.01)。
2.2 KLF7與miR-132靶向關(guān)系驗證及KLF7在鼻咽癌組織及細胞中的表達 經(jīng)TargetScan預(yù)測顯示,KLF7為miR-132的靶基因,見圖1。雙熒光素酶檢測結(jié)果顯示,KLF7-3'UTR-WT+miR-132 NC組、KLF7-3'UTR-WT+miR-132 mimics組、KLF7-3'UTR-MUT+miR-132 NC組和KLF7-3'UTR-MUT+miR-132 mimics組熒光素酶活性分別為1.00±0.03、0.45±0.03、1.02±0.05和1.01±0.02,差異有統(tǒng)計學意義(n=6,F(xiàn)=400.681,P<0.01)。與KLF7-3'UTRWT+miR-132 NC組比較,KLF7-3'UTR-WT+miR-132 mimics組熒光素酶活性顯著降低(P<0.05),KLF7-3'UTR-MUT+miR-132 NC組和KLF7-3'UTRMUT+miR-132 mimics組無明顯變化。Western blot結(jié)果顯示,鼻咽癌組織中KLF7蛋白表達水平(3.41±0.09)較正常鼻咽組織(1.00±0.03)增高(n=30,t=139.141,P<0.01);鼻咽癌CNE-2Z細胞中KLF7蛋白表達水平(3.37±0.06)較正常鼻咽上皮細胞NP69(1.00±0.02)增高(n=6,t=91.790,P<0.01),見圖2。
Fig.1 The targeting relationship between KLF7 and miR-132圖1 KLF7與miR-132的靶向關(guān)系分析
Fig.2 The expression levels of KLF7 in nasopharyngeal carcinoma tissues and cells圖2 KLF7在鼻咽癌組織及細胞中的表達
2.3 轉(zhuǎn)染miR-132 mimics和(或)KLF7-OE質(zhì)粒對KLF7表達的影響 空白組、NC組、miR-132 mimics組、KLF7-OE組和miR-132 mimics+KLF7-OE組KLF7蛋白表達水平分別為1.05±0.03、1.04±0.04、0.49±0.02、2.38±0.07和1.11±0.05,差異有統(tǒng)計學意義(n=6,F(xiàn)=1 421.155,P<0.01)。與空白組和NC組比較,miR-132 mimics組CNE-2Z細胞中KLF7蛋白表達水平顯著降低,KLF7-OE組其表達水平顯著增高(P<0.05)。與miR-132 mimics組比較,miR-132 mimics+KLF7-OE組KLF7蛋白表達顯著增高(P<0.05)。
2.4 miR-132靶向KLF7對鼻咽癌細胞增殖的影響 CKK-8分析結(jié)果顯示,相比空白組和NC組,miR-132 mimics組的CNE-2Z細胞36、48、60 h增殖活力顯著降低,KLF7-OE組則顯著增高(P<0.05)。相比miR-132 mimics組,miR-132 mimics+KLF7-OE組的CNE-2Z細胞36、48、60 h增殖活力顯著增高(P<0.05),見表1。
2.5 miR-132靶向KLF7對鼻咽癌細胞遷移和侵襲的影響 Transwell實驗結(jié)果顯示,相比空白組和NC組,miR-132 mimics組的CNE-2Z細胞遷移和侵襲數(shù)量顯著降低(P<0.05),KLF7-OE組遷移和侵襲數(shù)量均顯著增高(P<0.05)。相比miR-132 mimics組,miR-132 mimics+KLF7-OE組的CNE-2Z細胞遷移和侵襲數(shù)量顯著增高(P<0.05)。見圖3、表2。
Tab.1 Comparison of CNE-2Z cell proliferation ability between the five groups at different time points表1 各組CNE-2Z細胞不同時點增殖能力比較 (n=6,OD值,±s)
Tab.1 Comparison of CNE-2Z cell proliferation ability between the five groups at different time points表1 各組CNE-2Z細胞不同時點增殖能力比較 (n=6,OD值,±s)
**P<0.01;a與空白組比較,b與NC組比較,c與miR-132 mimics組比較,d與KLF7-OE組比較,P<0.05
?
Fig.3 Comparison of CNE-2Z cell migration and invasion between the five groups(hematoxylin dyeing,×200)圖3 各組CNE-2Z細胞遷移及侵襲情況比較(蘇木精染色,×200)
Tab.2 Comparison of CNE-2Z cell migration and invasion between the five groups表2 各組CNE-2Z細胞遷移及侵襲情況比較(n=6,個/視野,±s)
Tab.2 Comparison of CNE-2Z cell migration and invasion between the five groups表2 各組CNE-2Z細胞遷移及侵襲情況比較(n=6,個/視野,±s)
**P<0.01;a與空白組比較,b與NC組比較,c與miR-132 mimics組比較,d與KLF7-OE組比較,P<0.05
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2.6 miR-132靶向KLF7對裸鼠體內(nèi)腫瘤生長的影響 相比空白組和NC組,miR-132 mimics組的腫瘤體積在第8~20天均顯著降低(P<0.05),KLF7-OE組的腫瘤體積在第8~20天均顯著增高(P<0.05)。相比miR-132 mimics組,miR-132 mimics+KLF7-OE組的腫瘤體積在第8~20天顯著增高(P<0.05)。見表3。
2.7 miR-132靶向KLF7對裸鼠腫瘤內(nèi)血管生成的影響 免疫組化檢測結(jié)果顯示,空白組、NC組、miR-132 mimics組、KLF7-OE組和miR-132 mimics+KLF7-OE組MVD(條/視野)分別為65.47±5.06、62.86±4.93、35.14±4.51、184.83±8.50和68.07±4.28,差異有統(tǒng)計學意義(n=12,F(xiàn)=1 268.092,P<0.01)。相比空白組和NC組,miR-132 mimics組的腫瘤內(nèi)血管減少,MVD降低(P<0.05),KLF7-OE組的腫瘤內(nèi)血管增多,MVD顯著增高(P<0.05);相比miR-132 mimics組,miR-132 mimics+KLF7-OE組的腫瘤內(nèi)血管增多,MVD顯著增高(P<0.05)。見圖4。
隨著放射和化學療法的進步,放療的敏感性和局部控制效果明顯改善,然而仍有30%~40%的NPC患者會在4年內(nèi)發(fā)生遠處轉(zhuǎn)移,嚴重影響預(yù)后[4]。進一步認識NPC轉(zhuǎn)移的分子模式,對于開發(fā)有效的新治療策略至關(guān)重要。目前,已在NPC中觀察到多種miRNA表達失調(diào),且特定miRNA異常表達與NPC細胞的增殖、轉(zhuǎn)移和侵襲有關(guān)[5]。
miR-132在腫瘤中的作用具有差異性,其在膽管癌、胰腺癌中高表達,發(fā)揮促增殖、促侵襲等致癌作用[6-7]。然而,miR-132在更多腫瘤中表達降低,發(fā)揮腫瘤抑制作用,其中miR-132在前列腺癌中低表達,且在轉(zhuǎn)移性淋巴結(jié)中的表達更低,miR-132的功能喪失可能通過提高葡萄糖代謝,促進癌細胞生長[8]。在卵巢癌和非小細胞肺癌中miR-132亦低表達,過表達miR-132可抑制細胞的增殖、克隆形成、上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化、遷移和侵襲等過程[9-10]。Chen等[11]研究顯示,miR-132在甲狀腺癌組織和細胞系中顯著下調(diào),過表達miR-132可通過靶向FOXA1等發(fā)揮抑癌作用。另有研究顯示,miR-132在胃癌中通過靶向黏蛋白(MUC13)、CD44、纖連蛋白1(FN1)等促進胃癌細胞的擴散和遠處轉(zhuǎn)移[12-13]。Yang等[14]采用GSE36682芯片分析發(fā)現(xiàn)miR-132在NPC腫瘤組織中表達降低,且miR-132低表達與遠處轉(zhuǎn)移和不良預(yù)后有關(guān)。本研究也在NPC組織和細胞系中觀察到miR-132表達下調(diào),過表達miR-132可抑制CNE-2Z細胞增殖、遷移和侵襲,進一步體內(nèi)實驗表明過表達miR-132可抑制NPC細胞在裸鼠內(nèi)生長和腫瘤內(nèi)血管形成,表明在鼻咽癌中miR-132亦發(fā)揮抑癌作用,其機制有待探索。
Tab.3 Comparison of tumor volume in nude mice between the five groups at different time points表3 各組裸鼠體內(nèi)不同時點腫瘤體積的比較 (n=12,mm3,±s)
Tab.3 Comparison of tumor volume in nude mice between the five groups at different time points表3 各組裸鼠體內(nèi)不同時點腫瘤體積的比較 (n=12,mm3,±s)
**P<0.01;a與空白組比較,b與NC組比較,c與miR-132 mimics組比較,d與KLF7-OE組比較,P<0.05
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Fig.4 Comparison of angiogenesis in tumor of nude mice between the five groups(SP immunohistochemistry,×200)圖4 各組裸鼠腫瘤內(nèi)血管生成的比較(SP免疫組化,×200)
本研究結(jié)果顯示,過表達miR-132可顯著降低CNE-2Z細胞中KLF7蛋白表達,進一步通過TargetScan網(wǎng)站預(yù)測[15]和雙熒光素酶檢測證實KLF7為miR-132的直接靶標之一,推測KLF7可能是miR-132的作用靶點。KLF可與DNA轉(zhuǎn)錄區(qū)域結(jié)合并充當轉(zhuǎn)錄激活因子或阻遏因子,可影響細胞增殖、分化和遷移等過程[16]。近年研究發(fā)現(xiàn),KLF7在宮頸癌[17]、肺癌[18]等多種腫瘤組織或細胞中高表達,可促進腫瘤進展,造成患者不良預(yù)后。Li等[19]報道,KLF7可調(diào)節(jié)非小細胞肺癌組織中Wnt/β-catenin信號介導(dǎo)的上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化過程,并作為miR-103的直接靶標,KLF7表達上調(diào)可能促進胃癌發(fā)展。另有研究發(fā)現(xiàn),KLF7在神經(jīng)膠質(zhì)瘤中高度表達,可通過激活精氨酸琥珀酸裂合酶(ASL)轉(zhuǎn)錄,觸發(fā)神經(jīng)膠質(zhì)瘤細胞的異常生長,上述作用受到miR-136-3p的負調(diào)控[20-21]。Gupta等[22]報道,KLF7可通過維持高爾基體結(jié)構(gòu)和功能復(fù)雜性,促進胰腺導(dǎo)管腺癌生長和轉(zhuǎn)移。本研究證實,KLF7蛋白在NPC組織和細胞系中均表達上調(diào),過表達KLF7可促進CNE-2Z細胞增殖、遷移、侵襲及其在裸鼠內(nèi)生長和腫瘤內(nèi)血管形成,且過表達KLF7可減弱miR-132 mimics的抑腫瘤作用,進一步表明miR-132可靶向KLF7,對NPC細胞增殖、遷移及侵襲產(chǎn)生影響。
綜上所述,miR-132在NPC組織和細胞中呈低表達,KLF7呈高表達,miR-132可通過負調(diào)控KLF7,影響NPC細胞的增殖、遷移及侵襲,這為NPC靶向治療提供了新思路。然而miR-132具有多個靶點,且基因表達可受到多種miRNA調(diào)控。本研究僅揭示了miR-132和KLF7在NPC中的作用,因此后續(xù)還需要對miR-132的其他靶標及調(diào)控KLF7的其他miRNA進行系統(tǒng)分析。