miR-320a表達異常減少在膠質(zhì)瘤發(fā)生發(fā)展中的作用及其機制研究.pdf

1、目的：
　　miR-320a是多種常見惡性腫瘤的抑瘤 miRNA，其表達異常減少與這些腫瘤的發(fā)生、發(fā)展密切相關(guān)，但該 miRNA在膠質(zhì)瘤中的表達情況如何，其與膠質(zhì)瘤的良惡性級別及患者預(yù)后有何關(guān)系尚不清楚。生物信息學(xué)預(yù)測顯示葡萄球菌核酸酶結(jié)構(gòu)域包含蛋白1基因SND1及β-連環(huán)蛋白基因CTNNB1均是miR-320a的潛在靶基因，且其編碼蛋白的表達水平均隨膠質(zhì)瘤良惡性級別的升高而升高，但在膠質(zhì)瘤細胞中兩種基因是否是 miR-320a的

2、天然靶基因，兩種蛋白的表達水平與miR-320a的關(guān)系如何，尚需觀察與證實。此外，miR-320a對膠質(zhì)瘤的增殖和遷移侵襲有何影響，SND1和β-catenin在其中發(fā)揮了何種作用，其下游相關(guān)效應(yīng)通路如何亦需進一步探討。本研究以不同級別人膠質(zhì)瘤標(biāo)本和人膠質(zhì)母細胞瘤細胞系為研究對象，對上述問題進行深入系統(tǒng)的研究。
　　方法：
　　1.采用組織微陣列和鎖定寡核苷酸探針原位雜交技術(shù)，在120例不同級別膠質(zhì)瘤組織標(biāo)本及20例對照腦組

3、織中檢測miR-320a的陽性標(biāo)記指數(shù)（LI％），分析不同級別膠質(zhì)瘤 miR-320a的表達變化，結(jié)合臨床隨訪資料，通過 Kaplan-Meiers生存分析探討其表達水平與患者生存期之間的關(guān)系。采用莖環(huán) qRT-PCR檢測、比較永生化膠質(zhì)細胞系和7種膠質(zhì)母細胞瘤（GBM）細胞系miR-320a的表達水平。
　　2.利用miR-320a mimics轉(zhuǎn)染人GBM細胞系U87MG及U251，利用莖環(huán)qRT-PCR驗證瞬時轉(zhuǎn)染效率，采用

4、CCK8、體外克隆形成實驗、transwell體外遷移侵襲實驗以及細胞劃痕實驗觀察外源性補充miR-320a對膠質(zhì)瘤細胞增殖、遷移和侵襲的影響。
　　3.采用生物信息學(xué)分析預(yù)測 miR-320a的潛在靶點，通過熒光素酶實驗在U87MG及U251中驗證SND1和β-catenin的mRNA是否為miR-320a的靶mRNA。采用qRT-PCR及Western blot技術(shù)檢測轉(zhuǎn)染miR-320a后上述GBM細胞系SND1和β-cat

5、enin mRNA及蛋白表達水平的變化，探索miR-320a敲低SND1和β-catenin表達的分子機制。
　　4.采用組織微陣列和免疫組織化學(xué)方法，檢測同批次膠質(zhì)瘤及對照腦組織標(biāo)本中Ki-67以及SND1和β-catenin的蛋白表達水平，分析各檢測指標(biāo)與膠質(zhì)瘤良惡性級別之間的關(guān)系以及其與miR-320a含量之間的相關(guān)性，尋找miR-320a調(diào)節(jié) SND1和β-catenin表達的組織學(xué)證據(jù)。結(jié)合臨床隨訪資料，通過Kaplan

6、-Meiers生存分析探討SND1和β-catenin表達水平與患者生存期之間的關(guān)系，并用單因素及多因素COX比例風(fēng)險回歸模型篩選膠質(zhì)瘤患者預(yù)后的獨立預(yù)測因子。
　　5．利用CCK8實驗、EDU細胞增殖實驗和流式細胞術(shù)（FCM）檢測miR-320a轉(zhuǎn)染對 U87MG及 U251細胞系細胞增殖和細胞周期分布的影響；在此基礎(chǔ)上，通過轉(zhuǎn)染SND1或β-catenin真核表達質(zhì)粒提高miR-320a轉(zhuǎn)染細胞中相應(yīng)蛋白的表達水平，觀察其是否

7、可逆轉(zhuǎn)miR-320a對細胞增殖和細胞周期分布的影響。利用 Western blot檢測上述各組細胞 p21WAF1和 cyclin D1的表達水平，以明確miR-320a抑制GBM細胞增殖的效應(yīng)通路和分子機制。
　　6.利用transwell體外遷移侵襲實驗觀察miR-320a轉(zhuǎn)染對GBM細胞系遷移和侵襲的影響以及補充外源性SND1或β-catenin是否能逆轉(zhuǎn)miR-320a對遷移侵襲的抑制作用。通過明膠酶譜分析和酪蛋白酶譜分

8、析檢測miR-320a轉(zhuǎn)染后細胞培養(yǎng)基中MMP2和MMP7基質(zhì)金屬蛋白酶活性的變化，通過qRT-PCR檢測轉(zhuǎn)染miR-320a對細胞內(nèi)MMP2和MMP7 mRNA含量的影響。通過Western blot檢測轉(zhuǎn)染miR-320a對GBM細胞系MMP2和MMP7蛋白表達的影響以及補充外源性SND1或β-catenin能否逆轉(zhuǎn)該影響，以明確miR-320a抑制GBM細胞遷移侵襲的效應(yīng)通路和分子機制。
　　7.利用重組慢病毒感染建立穩(wěn)定敲

9、低SND1的U87MG及U251亞細胞系及對照亞細胞系，通過transwell體外遷移侵襲實驗進一步驗證SND1對GBM細胞遷移侵襲的影響。采用qRT-PCR檢測各亞細胞系總Smad2（T-Smad2）、Smad4以及MMP2 mRNA含量。利用Western blot檢測U87MG各亞細胞系總T-Smad2、P-Smad2、Smad4以及MMP2的蛋白水平以及外源性TGFβ1處理對其表達的影響，以探討SND1調(diào)節(jié)MMP2表達的分子機制

10、。
　　結(jié)果：
　　1.原位雜交結(jié)果顯示，各膠質(zhì)瘤組miR-320a表達含量均明顯低于非腫瘤對照腦組織，并隨腫瘤良惡性級別的升高而相應(yīng)降低，各膠質(zhì)組與對照組之間以及各級別膠質(zhì)瘤組間的差異均有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.001）。Kaplan-Meier生存分析顯示，在各級別組及所有120例膠質(zhì)瘤患者中高表達miR-320a患者的無進展生存時間（DFS）和總生存時間（OS）均明顯高于低表達miR-320a患者，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0

11、.0001）。莖環(huán) qRT-PCR檢測結(jié)果顯示，永生化膠質(zhì)細胞 UC2中 miR-320a水平明顯高于其它各膠質(zhì)瘤細胞系，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.01~0.001）。
　　2. CCK8實驗和體外克隆形成實驗結(jié)果顯示，miR-320a轉(zhuǎn)染可明顯降低U87MG及U251細胞的增殖活性和U251細胞的克隆形成效率；Transwell體外遷移侵襲實驗結(jié)果顯示，miR-320a轉(zhuǎn)染可明顯降低兩種 GBM細胞的遷移和侵襲能力。
　　

12、3.生物信息學(xué)分析顯示，SND1和CTNNB1基因均為miR-320a的潛在靶基因。熒光素酶實驗結(jié)果顯示，含 miR-320a靶序列的野生型 SND1或β-catenin mRNA的3’UTR均可介導(dǎo) miR-320a對熒光素酶報告基因的沉默作用，而刪除miR-320a靶序列的突變型3’UTR不能介導(dǎo)上述沉默作用。qRT-PCR和Western blot檢測結(jié)果顯示，miR-320a轉(zhuǎn)染組SND1和β-catenin的mRNA及蛋白水平

13、均明顯低于無義對照序列轉(zhuǎn)染組，差異有顯著性（P<0.05~0.001）。以上結(jié)果證實在膠質(zhì)瘤細胞中SND1和CTNNB1基因均為miR-320a的靶基因，miR-320a通過與SND1和β-catenin mRNA3’UTR上的靶序列結(jié)合誘導(dǎo)mRNA的降解并抑制其編碼蛋白的表達。
　　4.免疫組織化學(xué)檢測結(jié)果顯示，各膠質(zhì)瘤組SND1、β-catenin及Ki-67 LI%均明顯高于非腫瘤對照腦組織，并均隨腫瘤的良惡性級別的升高而升

14、高，各膠質(zhì)瘤組與對照組間以及各級別膠質(zhì)瘤組間差異均有統(tǒng)計學(xué)意義（ P<0.001）。Pearson相關(guān)分析顯示，miR-320a LI%分別與Ki-67、SND1及β-catenin LI%呈顯著負相關(guān)性(Ki-67, r=-0.976;SND1, r=-0.981;β-catenin, r=-0.975)，而Ki-67 LI%分別與SND1和β-catenin LI%呈顯著正相關(guān)性(SND1, r=0.984;β-catenin, r

15、=0.975)。生存分析證實，在各級別組和所有120例膠質(zhì)瘤患者中，SND1及β-catenin高表達組的DFS和OS均明顯低于SND1及β-catenin低表達組，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.0001）。Cox回歸分析顯示，miR-320a LI%為膠質(zhì)瘤患者DFS和OS的保護性因素，而SND1和β-catenin LI%為其風(fēng)險因素，其中miR-320a與SND1 LI%可作為膠質(zhì)瘤患者預(yù)后的獨立預(yù)測因子。
　　5. CCK8、

16、EdU檢測結(jié)果顯示，miR-320a轉(zhuǎn)染可明顯降低U87MG及U251細胞的增殖活性，而通過真核表達質(zhì)粒轉(zhuǎn)染提高細胞內(nèi)SND1和β-catenin表達水平可有效逆轉(zhuǎn)miR-320a的增殖抑制作用。FCM檢測結(jié)果顯示，miR-320a轉(zhuǎn)染使 G0/G1期的細胞比例明顯高于無義對照序列轉(zhuǎn)染組；而提高 SND1和β-catenin表達水平則可逆轉(zhuǎn)miR-320a對細胞周期分布的影響。Western blot檢測結(jié)果顯示，miR-320a可提高

17、GBM細胞內(nèi)p21WAF1的表達水平并降低cyclin D1的表達水平，且上述調(diào)控作用可分別被SND1和β-catenin真核表達質(zhì)粒轉(zhuǎn)染所逆轉(zhuǎn)。以上結(jié)果證實miR-320a可分別通過敲低SND1和β-catenin上調(diào)p21WAF1和下調(diào)cyclin D1的表達，從而誘導(dǎo)GBM細胞的G1期阻滯。
　　6.體外遷移侵襲實驗結(jié)果顯示，miR-320a轉(zhuǎn)染組細胞的遷移侵襲能力明顯低于無義對照序列轉(zhuǎn)染組，而提高細胞內(nèi)SND1或β-cat

18、enin的表達水平可有效逆轉(zhuǎn) miR-320a對遷移侵襲的抑制作用。明膠和酪蛋白酶譜分析結(jié)果顯示， miR-320a轉(zhuǎn)染可降低U87MG與U251細胞培養(yǎng)基中MMP2和MMP7的活性。qRT-PCR檢測結(jié)果顯示，miR-320a轉(zhuǎn)染組細胞內(nèi)MMP2和MMP7 mRNA含量顯著低于對照轉(zhuǎn)染組。Western blot檢測結(jié)果顯示，miR-320a轉(zhuǎn)染可下調(diào)GBM細胞MMP2和MMP7的表達，而上述調(diào)節(jié)作用可分別被SND1和β-cateni

19、n真核表達質(zhì)粒轉(zhuǎn)染所逆轉(zhuǎn)。以上結(jié)果證實， miR-320a可分別通過敲低 SND1和β-catenin抑制MMP2和MMP7的表達，降低細胞的遷移侵襲能力。
　　7. Transwell體外遷移侵襲實驗結(jié)果證實敲低SND1可有效抑制GBM細胞系的遷移侵襲能力。qRT-PCR與Western blot檢測結(jié)果顯示，在穩(wěn)定敲低SND1的GBM亞細胞系，其Smad2、Smad4和MMP2 mRNA表達水平以及T-Smad2、P-Smad

20、2、Smad4和 MMP2蛋白水平均明顯低于對照亞細胞系，證實在人膠質(zhì)瘤細胞中敲低 SND1可抑制 TGFβ通路關(guān)鍵因子和 MMP2的表達。經(jīng)外源性TGFβ1刺激后，對照亞細胞系T-Smad2、P-Smad2、Smad4和MMP2蛋白水平均有明顯提高，而穩(wěn)定敲低SND1的GBM亞細胞系除P-Smad2及MMP2的含量略有上升外，其余蛋白含量無明顯改變，證實敲低 SND1可降低 GBM細胞TGFβ通路的活性及其對外源性TGFβ的反應(yīng)性，消

21、弱其誘導(dǎo)MMP2表達的能力。
　　結(jié)論：
　　1.人膠質(zhì)瘤組織和膠質(zhì)母細胞瘤細胞系中普遍存在miR-320a表達異常降低， miR-320a表達水平隨膠質(zhì)瘤良惡性級別升高而相應(yīng)降低，可作為輔助膠質(zhì)瘤良惡性分級的參考指標(biāo)。
　　2. miR-320a可抑制膠質(zhì)瘤細胞的增殖、遷移和侵襲，其表達異常降低是GBM細胞快速增殖和活躍遷移侵襲的重要機制，在膠質(zhì)瘤發(fā)生發(fā)展中起重要作用。
　　3.在膠質(zhì)瘤細胞中SND1和β-ca

22、tenin mRNA均是miR-320a的靶mRNA， miR-320a可以其種子序列與SND1和β-catenin mRNA3’UTR上的靶序列結(jié)合，誘導(dǎo)二者降解，并在轉(zhuǎn)錄后水平抑制SND1和β-catenin蛋白的表達。
　　4.在人膠質(zhì)瘤組織中，SND1和β-catenin表達水平亦隨膠質(zhì)瘤良惡性程度的升高而增加，其表達水平與miR-320a呈顯著負相關(guān)，說明膠質(zhì)瘤細胞中miR-320a表達減少是SND1和β-catenin

23、過表達的重要原因。三者的表達水平均與患者的DFS和OS相關(guān)，其中miR-320a和SND1 LI%是膠質(zhì)瘤患者預(yù)后的獨立預(yù)測因子。
　　5. miR-320a通過敲低SND1上調(diào)p21WAF1的表達水平，通過敲低β-catenin下調(diào)cyclin D1的表達水平，從而阻遏GBM細胞G1/S期過渡、誘導(dǎo)細胞的G1期阻滯、抑制細胞的增殖。
　　6. miR-320a分別通過敲低SND1和β-catenin抑制MMP2和MMP7的

24、表達，從而起到抑制膠質(zhì)瘤細胞遷移侵襲的作用。
　　7.敲低SND1可抑制TGFβ通路關(guān)鍵因子的表達，降低GBM細胞TGFβ通路的活性及其對外源性TGFβ刺激的反應(yīng)性，消弱其上調(diào)MMP2表達的能力，這可能是miR-320a通過敲低SND1抑制MMP2表達的重要機制。
　　8. miR-320a是膠質(zhì)瘤的多功能抑瘤因子，其可通過多靶點多通路抑制膠質(zhì)瘤的增殖和遷移侵襲。上述研究成果為探索膠質(zhì)瘤發(fā)生發(fā)展的分子機制提供了重要線索，為惡