miR-182-5p通过靶向作用于CERS2/TIMGS1基因抑制胶质瘤干细胞的干性维持

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背景:
  脑胶质瘤是起源于脑部神经胶质细胞的最常见的颅内肿瘤,约占所有颅内肿瘤的45%左右,其中以胶质母细胞瘤(GBM)是恶性程度最高。胶质母细胞瘤由多种细胞组成,其中包括胶质瘤干细胞样的细胞(GSCs)亚群和非胶质瘤干细胞(nGSCs),胶质瘤干细胞样细胞具有形成胶质瘤、恶性程度高、侵袭性和肿瘤耐药性高等恶性肿瘤生物特性,同时肿瘤干细胞对胶质瘤临床外科手术的术后预后、复发具有重要影响。胶质瘤干细胞区别于非胶质瘤干细胞,通常特异表达CD133、Nestin、Sox2、Oct4等干细胞相关的特异蛋白。miRNA(micrornaRNA)是一类约为20个核苷酸组成的非编码小RNA,在生物体内生命活动的调控起重要作用。miRNA参与细胞发育、细胞分化、细胞凋亡、细胞增殖、干细胞调控等重要生物活动。miRNAs可通过与靶基因mRNA的3’非翻译区(3UTR)相结合导致mRNA降解,导致靶基因翻译受阻,影响细胞生命活动。miRNA的过度表达或被抑制都会影响正常细胞生命活动,同时也是肿瘤发生发展的重要原因。
  目的:
  通过对胶质瘤干细胞特异的miRNA研究,找出胶质瘤干细胞干性维持、更新以及胶质瘤的侵袭、迁移、胶质瘤细胞生长维持等恶性生物性行为的原因,为临床上胶质瘤干细胞的靶向治疗提供重要理论依据。
  方法:
  通过流式细胞分选仪器(FACSII)对U-87MG胶质母细胞瘤细胞系进行分选,分选出CD133阳性与CD133阴性的U-87MG细胞亚群。通过对CD133阳性与CD133阴性的U-87MG细胞进行小RNA高通量测序,分析CD133阳性U-87MG细胞特异表达的miRNA。通过CCK8实验、干细胞成球试验、免疫荧光实验、westernblot实验研究miR-182-5p对胶质瘤生长以及胶质瘤干细胞干性的影响。通过荧光素酶报告基因、qPCR、westernblot等实验验证miR-182-5p靶基因CERS2。通过划痕实验、克隆形成实验、Transwell实验、westernblot实验、qPCR实验研究LASS2在胶质瘤以及胶质瘤干细胞中的生物功能。通过组织芯片免疫荧光、免疫组化实验验证LASS2在各级别胶质瘤组织中表达水平以及与CD133表达相关性。通过在体小动物实验验证LASS2对胶质瘤生长的影响。
  结果:
  通过高通量测序发现,CD133阳性的U-87MG细胞对比CD133阴性的U-87MG细胞miR-183-5p、miR-182-5p、miR-9-5p、miR-199a-5p、miR-199b-3p等呈现过表达,其中miR-182-5p在CD133阳性细胞表达是CD133阴性细胞20倍之多。而miR-194-5p、miR-195-5p、miR-3074-5p等呈现低表达水平。过表达miR-182-5p能明显促进CD133阳性U-87MG细胞形成细胞球、克隆形成、细胞生长,并促进CD133和Nestin等干细胞特异蛋白的表达。反之,抑制miR-182-5p表达水平能明显抑制CD133阳性U-87MG细胞干细胞球形成、克隆形成、细胞生长,并抑制CD133和Nestin等干细胞特异蛋白的表达。miR-182-5p的靶基因是CERS2编码的LASS2的mRNA3’UTR,提高miR-182-5p的表达水平能明显抑制LASS2的mRNA和蛋白水平,而抑制miR-182-5p表达,则LASS2的mRNA和蛋白水平升高。在胶质母细胞瘤U-87MG和胶质瘤U251细胞系中过表达CERS2基因,能明显抑制U-87MG和U251细胞的迁移能力、侵袭能力和克隆形成能力,并能促进TIMP2抑制MMP2、MMP9、SPHK1细胞迁移侵袭相关蛋白的mRNA和蛋白水平。同时,LASS2可抑制NFκB信号通路,调控N-cadherin、E-cadherin、β-catenin、CyclinD1、Bcl2、Caspase3活化等,并能明显抑制胶质瘤干细胞的干性维持与更新,抑制干细胞相关蛋白CD133、Nestin和Sox2的表达。组织芯片结果表明,LASS2与CD133呈现一定程度的负相关性,随着胶质瘤分级的提高,LASS2的表达逐渐减少,LASS2与胶质瘤分级呈现一定程度的负相关性。裸鼠移植瘤实验发现,LASS2能明显抑制胶质瘤的生长并调控TIMP2、MMP2、MMP9、SPHK1和Bcl2的蛋白水平。
  结论:
  通过本研究发现miR-182-5p在CD133阳性U-87MG细胞中呈高表达,抑制miR-182-5p导致胶质瘤球形成减少,促进CD133阳性U-87MG细胞分化。LASS2过表达降低了裸鼠胶质瘤的形成和肿瘤的生长,并影响胶质瘤干细胞相关干性蛋白表达。提示LASS2作为肿瘤抑制因子可与miR-182-5p抑制剂协同发挥治疗作用,为临床靶向治疗胶质瘤胶质瘤干细胞提供了新的理论支持和实验数据。
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