外泌体中miR-338-3p靶向抑制CHL1基因作用MAPK通路在非小细胞肺癌中调控机制研究

来源 :中国医科大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:Zeshawn
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目的:在世界范围内,肺癌是常见的恶性肿瘤之一。我国的肺癌发病率及死亡率均很高,且患者预后较差,严重威胁我国居民的健康。肺癌可分为小细胞肺癌和非小细胞肺癌,其中非小细胞肺癌约占肺癌总病例的85%。非小细胞肺癌发病机制复杂,深入探究非小细胞肺癌进展有助于开辟新的研究靶点。外泌体由脂质双层膜结构包裹,内含多种生物活性分子,如mi RNAs(micro RNAs,小RNAs),以内吞-融合-外排方式进入细胞外微环境,可作为细胞间信息传递载体参与并调控多种细胞的生物学过程。丝裂原活化蛋白激酶可通过细胞内和(或)细胞外的信号刺激被激活,进而在肿瘤细胞的增殖、迁移侵袭、凋亡等各种生物学过程中发挥重要作用。单核苷酸多态性属于人类基因组水平上由单个核苷酸突变引发的DNA序列多态性,诸多研究表明单核苷酸多态性与癌症风险密切相关。因此,本研究通过生物信息学及细胞功能学实验验证外泌体mi R-338-3p/CHL1基因/MAPK(Mitogen-Activated Protein Kinase,丝裂原活化蛋白激酶)通路对非小细胞肺癌生物学行为的影响,并探究CHL1基因多态性与非小细胞肺癌易感性之间的关联,以期对非小细胞肺癌的发病机制有进一步的了解。研究方法:第一部分研究通过对14例人群血清来源外泌体mi RNAs测序分析获得差异表达外泌体mi RNAs,q RT-PCR(quantitative real-time PCR,实时定量PCR)分析外泌体mi R-338-3p在非小细胞肺癌患者血清中表达。通过DIANA TOOLS在线网站探究mi R-338-3p可能参与的通路。通过差速超高速离心获取细胞来源外泌体,并通过透射电镜法、NTA(Nanoparticle Tracking Analysis,纳米颗粒跟踪分析)及western blot检测特异性蛋白进行验证。首先通过q RT-PCR分析外泌体mi R-338-3p在不同细胞系中相对表达情况,将BEAS-2B细胞与A549细胞、SKMES-1细胞共培养后继续分析外泌体mi R-338-3p表达情况。通过GW4869抑制细胞分泌外泌体、BEAS-2B细胞来源外泌体与细胞共培养验证BEAS-2B细胞通过外泌体将mi R-338-3p传递至非小细胞肺癌细胞内。提取经mi R-338-3p mimics、mi R-338-3p mimics-NC(Negative Control,阴性对照)处理后细胞来源外泌体,与非小细胞肺癌细胞共培养,通过western blot检测共培养后不同外泌体mi R-338-3p表达量的细胞内CHL1基因表达情况;通过MTS增殖实验检测共培养后不同外泌体mi R-338-3p表达量的细胞增殖情况;利用Annexin V-APC/7-AAD染料对共培养后不同处理组细胞染色,通过流式细胞仪检测不同外泌体mi R-338-3p表达量的细胞凋亡占比情况;通过western blot检测共培养后不同外泌体mi R-338-3p表达量的细胞内MAPK通路下游蛋白表达情况。第二部分研究通过双荧光素酶实验、q RT-PCR及western blot实验验证mi R-338-3p与CHL1基因靶向结合并抑制CHL1表达。通过western blot检测回复实验中实验组与对照组细胞内CHL1基因的表达情况;通过MTS增殖实验检测回复实验中实验组与对照组细胞增殖情况;利用Annexin V-APC/7-AAD染料对回复实验中不同处理组细胞染色,通过流式细胞仪检测实验组与对照组细胞凋亡占比情况,从而验证mi R-338-3p通过靶向结合CHL1基因调控非小细胞肺癌细胞增殖及凋亡。通过获取TCGA(The Cancer Genome Atlas,癌症基因组图谱)数据库来源非小细胞肺癌人群临床数据,探究CHL1基因的表达情况与患者预后的关联。同时通过THPA(The Human Protein Atlas,人类蛋白图谱)数据库探究CHL1基因蛋白在肺腺癌、肺鳞癌患者组织中表达情况。通过GSEA(Gene Set Enrichment Analysis,基因集富集分析)预测CHL1基因可能富集的生物学通路。改变A549细胞、SK-MES-1细胞中CHL1基因原有表达量,通过MTS增殖实验检测不同CHL1基因表达量的细胞增殖情况;利用Annexin V-APC/7-AAD染料对不同处理组细胞染色,通过流式细胞仪检测不同CHL1基因表达量的细胞凋亡占比情况;通过western blot检测不同CHL1基因表达量的细胞内MAPK通路下游蛋白表达情况,从而验证CHL1基因通过MAPK通路调控非小细胞肺癌细胞的增殖、凋亡。第三部分研究通过Haplo Reg及Hap Map网站筛选待研究的CHL1基因位点,从中国医科大学附属第一医院、中国医科大学附属第四医院及辽宁省肿瘤医院收集618名非小细胞肺癌患者及632名对照者样本,应用Logistic回归分析CHL1基因rs425366位点多态性与非小细胞肺癌、肺腺癌及肺鳞癌易感性之间的关联,同时运用叉生分析及相加交互作用探究CHL1基因rs425366位点多态性与环境之间的交互作用。结果:第一部分外泌体mi R-338-3p在非小细胞肺癌细胞中功能学研究结果显示:对14例研究对象血清来源外泌体测序分析,共获得182个差异表达外泌体mi RNAs,包括71个上调外泌体mi RNAs及111个下调外泌体mi RNAs,其中外泌体mi R-338-3p在非小细胞肺癌患者血清中表达下调。通路预测结果显示mi R-338-3p可能富集于MAPK通路。q RT-PCR实验结果显示与非小细胞肺癌细胞来源外泌体相比,mi R-338-3p在BEAS-2B细胞来源外泌体内表达上调。BEAS-2B细胞与A549细胞、SK-MES-1细胞共培养后,q RT-PCR实验结果显示A549细胞、SK-MES-1细胞内mi R-338-3p表达上调。GW4869抑制BEAS-2B细胞分泌外泌体后,q RT-PCR实验结果显示,mi R-338-3p在BEAS-2B胞内表达上调,相反的,在外泌体内表达下调,说明BEAS-2B细胞来源外泌体内含mi R-338-3p。提取BEAS-2B细胞来源外泌体后与非小细胞肺癌细胞共培养,结果显示非小细胞肺癌细胞内mi R-338-3p表达上调,说明BEAS-2B细胞可通过外泌体将mi R-338-3p传递至A549细胞及SK-MES-1细胞内。mi R-338-3p mimics、mi R-338-3p mimics-NC质粒处理BEAS-2B细胞继续提取外泌体,与非小细胞肺癌细胞共培养,q RT-PCR实验结果显示,mi R-338-3p在非小细胞肺癌细胞内表达进一步上调,western blot实验结果显示,非小细胞肺癌细胞内CHL1基因表达下调,进一步说明mi R-338-3p可抑制CHL1基因的表达。MTS增殖实验结果显示,与外泌体mi R-338-3p mimics-NC组共培养细胞相比,与外泌体mi R-338-3p mimics组共培养细胞增殖能力降低;凋亡实验结果显示,与外泌体mi R-338-3p mimics-NC组共培养细胞相比,与外泌体mi R-338-3p mimics组共培养细胞凋亡占比增加;western blot实验结果显示,与外泌体mi R-338-3p mimics-NC组共培养细胞相比,与外泌体mi R-338-3p mimics组共培养细胞MAPK通路活性降低。第二部分mi R-338-3p靶向调控CHL1基因结果显示:双荧光素酶实验结果显示,mi R-338-3p靶向结合CHL1基因3’UTR区(Untranslated Regions,非翻译区)。q RT-PCR实验及western blot实验结果表明mi R-338-3p抑制CHL1基因表达。细胞增殖、细胞凋亡回复实验结果显示CHL1基因可部分回复mi R-338-3p对非小细胞肺癌细胞增殖、凋亡的调控作用。CHL1基因表达、预后及功能学研究分析结果显示:CHL1基因在TCGA数据库来源非小细胞肺癌人群中表达上调且与患者不良预后相关。通过THPA数据库分析CHL1基因蛋白在非小细胞肺癌患者组织中表达上调。单基因GSEA分析结果预测CHL1基因可能富集于MAPK通路。CHL1基因在非小细胞肺癌细胞系中表达上调。改变胞内CHL1基因表达后MTS增殖实验结果显示,与对照组相比,CHL1基因低表达组细胞增殖能力降低,CHL1基因高表达组细胞增殖能力增强;凋亡实验结果显示,与对照组相比,CHL1基因低表达组细胞凋亡占比增加,CHL1基因高表达组细胞凋亡占比降低;western blot实验结果显示,与对照组相比,CHL1基因低表达组细胞MAPK通路活性降低,CHL1基因高表达组细胞MAPK通路活性增加。第三部分CHL1基因多态性与非小细胞肺癌易感性分析结果显示:CHL1基因rs425366位点多态性与非小细胞肺癌易感性之间并无统计学关联,且rs425366位点多态性与肺腺癌、肺鳞癌易感性之间也并不具有统计学关联。CHL1基因rs425366位点多态性与吸烟、烹调油烟暴露之间的相加交互作用不具有统计学关联。结论:1.外泌体mi R-338-3p可传递至非小细胞肺癌胞内通过抑制CHL1基因表达干扰MAPK通路进而调控细胞增殖及凋亡。2.mi R-338-3p靶向结合CHL1基因,并通过抑制CHL1基因表达调控非小细胞肺癌细胞增殖及凋亡。3.CHL1基因rs425366位点多态性与非小细胞肺癌、肺腺癌及肺鳞癌易感性之间的关联不具有统计学意义,且与吸烟、烹调油烟暴露之间的相加交互作用不具有统计学意义。
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