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目的:
胶质瘤是中枢神经系统肿瘤中最常见的恶性肿瘤,其中多形性胶质母细胞瘤(glioblastoma multiforme,GBM)是恶性程度最高的颅内原发性肿瘤。虽然可采取包括手术切除、放疗和化疗的综合治疗手段,但疗效仍不理想,中位生存期仅约为15个月。胶质瘤干细胞(glioma stem cell,GSC)是近年胶质瘤的研究热点,被认为在胶质瘤的发生,发展和增殖过程中起关键作用。
MicroRNA(miRNA)是一类长约22个核苷酸、进化上高度保守的内源性非编码单链RNA,它通过与靶mRNA特异性的碱基互补配对,引起靶mRNA降解或者抑制其翻译,从而调节基因的转录后表达水平。miRNA表达水平的异常变化与人类肿瘤密切相关,许多miRNA被证实在肿瘤发生、发展中起到了非常重要的作用。现已发现多种miRNA在胶质瘤中通过调控各种基因影响胶质瘤的发生发展。已有研究表明SH3GL2基因在多种肿瘤组织中低表达,是潜在的肿瘤抑制基因。前期的工作基础已证实SH3GL2基因在胶质瘤中的表达明显低于正常脑组织中的表达。我们前期通过筛查发现miR-330在胶质瘤中表达高于正常脑组织,对miR-330的可能作用靶基因预测结果显示SH3GL2基因可能是miR-330的潜在靶基因。本研究拟在已成功分离和鉴定GSC、miR-330潜在过度表达和SH3GL2低表达的前期工作基础上,探讨miR-330在GSC中对SH3GL2基因的调控以及其通过对SH3GL2基因的调控影响胶质瘤干细胞生物学行为的机制。本项研究不仅能在分子水平上阐明miR-330通过调节SH3GL2基因在GBM的发病机理,还将为GBM的治疗提供新的靶点和重要的理论和实验依据。
方法:
选用人脑胶质母细胞瘤U87和U251细胞系,应用不含血清而含生长因子的干细胞培养基进行体外培养约1-2周,分离和鉴定。应用Real-time PCR检测miR-330在正常组织、胶质瘤细胞组织和胶质瘤细胞系中的表达情况。应用脂质体转染试剂向胶质瘤干细胞内转染miR-330模拟物,应用Western blot及RT-PCR法检测转染miR-330模拟物分子后SH3GL2的表达差异。应用MTT法检测miR-330调控SH3GL2后对胶质瘤干细胞的增殖能力影响,应用Transwell检测迁移能力和侵袭能力,应用Annexin V和PI双标法流式细胞技术检测凋亡情况和应用PI单染细胞周期等生物学行为的影响。经过统计学分析,进一步了解miR-330通过调控SH3GL2基因在脑胶质瘤生物学行为中的作用。
结果:
1、人脑胶质瘤U87和U251细胞系的培养及GSC的分离与鉴定体外培养U87和U251细胞系,并应用含有生长因子(EGF,bFGF)的无血清干细胞培养基培养1-2周,成功分离出细胞球细胞,进一步通过CD133和Nestin染色证实其干性;将细胞球细胞打散进行单细胞培养并诱导分化证实其具有自我更新和多向分化能力;从而证实了细胞球细胞具有能分化成GBM并使之呈现细胞多样性的特点,部分细胞GFAP染色阳性而部分细胞和具备GSC的特性。
2、miR-330在正常脑组织和胶质瘤组织和细胞中的表达我们利用Real-time PCR的方法检测了在正常人脑组织、WHO分级Ⅳ级胶质瘤组织和U87、U251和U373细胞中miR-330的表达情况。结果发现,miR-330在神经胶质瘤组织和细胞中的表达较正常脑组织中表达明显升高,具有统计学差异(P<0.05)。
3、miR-330转染及对胶质瘤干细胞中SH3GL2基因表达的影响miR-330模拟物由Ambion公司合成,应用Lipofectamine2000转染试剂成功转染GSC,通过RT-PCR和Western blot方法检测SH3GL2基因表达情况。结果发现转染miR-330模拟物的细胞蛋白表达较阴性对照组显著降低(P<0.05),而mRNA表达各组间无明显差异。
4、miR-330调控SH3GL2基因对胶质瘤干细胞增殖的影响应用Lipofectamine2000转染试剂成功转染miR-330模拟物的GSC,经MTT法验证转染miR-330模拟物组GSC细胞增殖能力较阴性对照组显著提高(P<0.05)。
5、miR-330调控SH3GL2基因对胶质瘤干细胞迁移和侵袭的影响应用Transwell小室检测miR-330转染后胶质瘤干细胞的迁移能力和侵袭能力改变,经Transwell法验证转染miR-330模拟物组GSC细胞迁移能力和侵袭能力较对照组组显著提高(P<0.05)。
6、miR-330调控SH3GL2基因对胶质瘤干细胞凋亡的影响应用Annexin V和PI双标法通过流式细胞仪分析转染miR-330后GSC的凋亡情况,发现转染miR-330后显著降低了GSC的凋亡率(P<0.05)。
7、miR-330转染及对胶质瘤干细胞细胞周期的影响应用PI单染通过流式细胞仪分析转染miR-330后GSC的细胞周期分布情况,发现转染miR-330后S期和G2期细胞比例较对照组明显升高,而G1期细胞所占比例较对照组下降(P<0.05)。
结论:
1从人脑胶质瘤U87、U251细胞系中分离出细胞球细胞,并经CD133和Nestin特异性染色及细胞多向分化能力鉴定其具备GSC特性。
2 miR-330在人胶质瘤组织和细胞中表达较正常脑组织中显著上调。
3 miR-330能够在转录后水平负性调节GSC中SH3GL2基因的表达。
4 miR-330能够提高GSC的增殖能力。
5 miR-330能够增强GSC的迁移和侵袭能力。
6 miR-330能够抑制GSC的凋亡并加速其细胞周期进程。