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研究背景: microRNA(miRNA)是一类长度约22核苷酸的非编码单链RNA,在转录后水平调节基因的表达。研究表明,miRNA的异常表达与多种癌症相关,在肿瘤的发生发展过程中发挥着重要作用,并且与肿瘤细胞的耐药性密切相关。吉非替尼是一种表皮生长因子受体酪氨酸激酶抑制剂(EGFR-TKI),广泛应用于非小细胞肺癌(non-small cell lung cancer,NSCLC)的临床治疗并取得了良好的疗效,但频繁出现的耐药现象限制了其进一步的发展。本研究通过miRNA芯片技术,检测吉非替尼耐药的NSCLC细胞株与敏感株中miRNA表达的差异,筛选出与NSCLC耐药相关的miRNAs,初步探讨miRNA与NSCLC吉非替尼耐药的关系。 研究方法: 1.细胞培养 用含10%胎牛血清、100U/ml青霉素、100U/ml链霉素的RPMI1640培养液,在37℃、5%CO2饱和湿度的细胞培养箱中培养。为保持PC9/GR的耐药性,该细胞需培养在含吉非替尼的2μmol/L的上述培养液中,于实验的前3d更换为无吉非替尼的上述培养液。细胞呈贴壁生长,3至5d传代1次,选择对数生长期的细胞实验。 2.CCK8法测定PC9/GR对PC9的耐药倍数 取对数生长期细胞消化,制备成单细胞悬液,PC9/GR以浓度2.5×104mL-1、PC9以2×104mL-1,接种于96孔板中(100μL/孔)。实验分为PC9/GR组和PC9组,每组分实验组和对照组。培养24h,分别加入终浓度为0.222、0.667、2、6、18、54μmol/L及0.0056、0.0167、0.05、0.15、0.45、1.35μmol/L的吉非替尼,终体积为200μL,每组浓度4个复孔。在37℃、5%CO2培养箱中培养72h,弃去旧液,每孔CCK8与培养液以1:10比例加入,继续培养40min,用酶标仪测定各孔OD450值。采用CompuSyn软件计算吉非替尼的IC50值(半数抑制浓度),实验重复3次。 3.总RNA的提取及质量检测 Norgen Biotek试剂盒Total RNA Purification Kit提取总RNA。获得RNA样品用微量紫外分光光度计测定RNA在230、260和280nm波长的吸收值,得出RNA浓度并通过 A260/A280及 A260/A230的吸收比值判断 RNA纯度。采用Agilent2100分析仪检测RNA完整性。 4.miRNA芯片检测及数据分析 芯片由美国LC Sciences公司制作,含有最新版本探针序列(Sanger miRBase Ver.16.0),包括人类已经确定的1212个miRNA探针,每个探针重复3次。采用激光扫描仪采集杂交图象、Array-Pro软件对杂交图像进行数字化转换。数据处理和分析首先是扣除背景,计算重复点平均值和标准偏差,然后通过 LOWESS过滤进行标准化。本实验为双色标记实验,计算两种检测信号的比值(log2)和t检验的p值,以P<0.01定义显著差异性表达。 5.荧光定量PCR检测miRNA表达 将miRNA芯片分析结果中差异表达较显著且信号值较高的9个miRNAs进一步行荧光定量PCR分析。分别取2种细胞总RNA进行逆转录,以U6作为内参照。PCR反应程序:预变性95℃20s,1cycle;变性95℃10s,退火60℃20s,延伸70℃5s,40 cycle。反应体系:SYBR Green Mix(包括Taq酶、dNTP mix、PCR Buffer、SYBR Green I)9μL,逆转录产物2μL、Forward Primer2μL、Reverse Primer2μL、加水至总体积为20μL。ABI7500 Real-time PCR仪进行检测,数据采用2-ΔΔCt法进行分析。 6.miRNA mimics/inhibitor转染效率的检测 将miRNA mimics(模拟物)及mimics NC(对照)以50nmol/L浓度转染至PC9/GR中,miRNA inhibitor(抑制剂)及inhibitor NC(对照)100nmol/L转染至PC9/GR中,24h之后提取其总RNA,荧光定量PCR检测实验组与对照组相比的miRNA表达量。 7.CCK8法检测吉非替尼的敏感性 取对数生长期PC9/GR细胞以浓度2.5×104mL-1接种于96孔板中,在各实验组中转染miRNA mimcs/inhibitor,对照组中转染mimcs/inhibitor NC,24h后加入4μmol/L、8μmol/L吉非替尼,作用72h后CCK8法(步骤同上)检测细胞存活,计算抑制率。 8.统计学方法 IC50值采用CompuSyn软件计算;各组间比较采用SPSS13.0进行单因素方差分析或t检验;检验水准α=0.01。 研究结果: 1.PC9及PC9/GR对吉非替尼的IC50值及耐药倍数 CCK8结果显示,吉非替尼对PC9和PC9/GR细胞的增殖均有抑制作用。吉非替尼对PC9和PC9/GR细胞的IC50值分别为42.89nmol/L和3.87μmol/L,两者差异有统计学意义(P<0.01),耐药倍数为90.23倍。 2.miRNA芯片样品总RNA的质量鉴定结果 从PC9和PC9/GR中提取总RNA,用微量紫外分光光度计测量吸光值,结果显示A260/280分别为1.96和1.92,A260/230分别为2.22和2.31,表明所提取的总RNA纯度较高。Agilent2100分析仪检测结果显示28S和18S核糖体RNA亮而浓,28S/18S值PC9为2.0、PC9/GR为1.4,表明总RNA完整性好。质量检测结果表明,总RNA样品质量符合芯片要求。 3.PC9和PC9/GR中miRNA表达谱差异 通过对PC9和PC9/GR中miRNA表达谱数据进行分析,P<0.01的miRNAs有55条,其中在耐药株PC9/GR中上调的有21条,包括miR-1246、miR-125b等;下调的有34条,包括miR-224、miR-125a-5p等。表达差异2倍以上的25条。 4.荧光定量PCR验证芯片结果 将 miRNA芯片结果中差异表达较显著且信号值较高的9条 miRNAs(miR-224、miR-125a-5p、let-7e、miR-99b、miR-762、miR-200b、miR-1246、miR-125b、miR-15a)进一步采用荧光定量PCR检测,其中8个miRNA芯片结果相符,仅miR-15a与芯片结果相反,提示miRNA芯片结果基本能正确反映PC9和PC9/GR细胞株中miRNA的表达差异。 5.转染效率 将50nmol/L miR-224 mimics及其NC对照转染至PC9/GR中,mimics组中miR-224的表达量相对与NC对照组提高了约1502倍;将100nmol/L miR-1246 inhibitor及其NC对照转染至PC9/GR中,inhibitor组中miR-1246的表达量相对与NC对照组减少了约68%。 6.CCK8法检测吉非替尼的敏感性 进一步将miR-224、miR-125a-5p、let-7e、miR-99b、miR-762、miR-200b、NC mimics及miR-1246、miR-125b、NC inhibitor转染至PC9/GR中,予4μmol/L、8μmol/L吉非替尼作用,72h后 CCK法检测细胞存活,观察 miRNA对吉非替尼敏感性的影响。 在4μmol/L吉非替尼中,miR-125a-5p mimics组的抑制率相对于对照组降低30.55%,P<0.01;在8μmol/L吉非替尼中,miR-125a-5p mimics组的抑制率相对于对照组降低33.03%,P<0.01。 结论: 1.非小细胞肺癌吉非替尼耐药细胞株和敏感细胞株miRNA表达差异显著。 2. miRNA芯片是筛选差异表达miRNA的有效工具。 3.转染miRNA mimics/inhibitor可以调控细胞中目的miRNA的表达水平。 4.过表达 miR-125a-5p促进吉非替尼耐药,miR-125a-5p可能与吉非替尼耐药相关。