RBM5调控凋亡相关基因的表达及对肺腺癌耐药影响的研究

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在世界范围内,肺癌的发病率和死亡率居恶性肿瘤前列,肺癌也是发病率增长最快的恶性肿瘤之一。非小细胞肺癌(non-small cell lungcancer, NSCLC)占肺癌的80%以上,以铂类为基础联合其他药物是NSCLC的标准化疗方案之一。顺铂是临床最常用、最基本的铂类药物,而肺癌的顺铂耐药严重影响了化疗的临床治疗效果,也是肺癌预后不良、生存率低的重要原因。肺癌的化疗耐药是肿瘤治疗的世界性难题,所以阐明化疗耐药的机制、找到逆转化疗耐药的有效途径已成为临床亟待解决的问题。顺铂主要通过与肿瘤细胞DNA结合形成顺铂-DNA加合物发挥抗癌作用。肿瘤的顺铂耐药机制复杂,研究证明,促凋亡基因与抗凋亡基因表达失衡引起的凋亡缺陷是顺铂耐药的主要机制之一,但引起凋亡缺陷的具体分子机制及调控途径仍需进一步明确。目前,以选择性诱导肿瘤细胞凋亡为目标开展联合基因治疗已成为肿瘤研究中的热点。RNA结合基序蛋白-5(RNA binding motif protein5, RBM5)是新近发现的肿瘤抑制基因,位于肺癌的常见基因缺失区人类3号染色体短臂2区1带3亚带(3p21.3);目前的研究表明RBM5与肺癌的发生、发展关系密切。RBM5能调控多个基因的选择性剪切,调控细胞增殖、分化及凋亡,其最重要的特征是调控细胞凋亡的过程。本研究旨在探讨RBM5是否作为凋亡相关基因的上游调控基因,通过促凋亡途径诱导耐药肺癌细胞凋亡,从而逆转肺癌耐药。本实验以人肺腺癌细胞A549及其顺铂耐药细胞株A549/DDP为研究对象,以RBM5为靶点,探讨RBM5在体内、体外调控凋亡相关基因表达及对人肺腺癌细胞顺铂耐药的影响,为明确肺癌耐药逆转机制和临床基因靶向治疗提供科学依据。方法(1)采用半定量RT-PCR、Western blot法检测人肺腺癌细胞A549及其耐药细胞A549/DDP中RBM5的mRNA及蛋白表达水平。(2) MTT法检测顺铂作用下人肺腺癌细胞的生存率;DAPI染色观察细胞核形态;Annexin V-FITC与PI双染法流式细胞术检测细胞凋亡率。Western blot分析细胞凋亡相关蛋白胞浆细胞色素c、cleavedcaspase-9、cleaved caspase-3的表达。(3)脂质体法瞬时转染pcDNA3.1-RBM5至A549/DDP细胞,获得高表达RBM5的体外细胞研究模型。(4)根据RBM5的mRNA序列以及RNAi设计原理,设计si-RBM5及si-Scramble,采用RT-PCR、Western blot等技术验证下调RBM5的效果。(5)将A549/DDP、A549细胞接种于裸鼠皮下获得移植瘤模型。顺铂组隔天经腹腔给予顺铂2.5mg/kg,A549/DDP联合治疗组隔天注射顺铂并在治疗第1、7天和14天3次经尾静脉注射携带质粒的减毒沙门氏菌;A549移植瘤siRNA联合治疗组给予siRNA及脂质体局部肿瘤注射,一周2次。(6)开始治疗后21天处死裸鼠,取肿瘤组织,称重、拍照,比较生长曲线,免疫组化法检测肿瘤组织中RBM5、PCNA、cleaved-caspase-9及cleaved-caspase-3的蛋白表达;TUNEL法检测肿瘤组织凋亡情况。(7) PCRArray筛查体内、体外上调、下调RBM5表达后,凋亡基因在mRNA水平的表达变化。结果(1)与A549/DDP细胞相比,A549细胞对顺铂更敏感;顺铂可诱导A549细胞发生凋亡。与A549相比,耐药细胞A549/DDP中RBM5表达下调。(2)转染pcDNA3.1-RBM5后,A549/DDP细胞凋亡增加,耐药逆转。在6μg/ml顺铂作用下,与空载体pcDNA3.1组及空白组相比,转染pcDNA3.1-RBM5组A549/DDP细胞中cleaved caspase-9、cleavedcaspase-3及胞浆细胞色素c表达明显增强。(3)成功建立肺腺癌耐药细胞裸鼠移植瘤模型。给予以减毒沙门氏菌为载体的pcDNA3.1-RBM5后,RT-PCR、Western blot、免疫组化法测得RBM5mRNA及蛋白在肺腺癌耐药细胞移植瘤组织中表达上调;移植瘤的生长明显抑制,凋亡增加,凋亡基因表达呈促凋亡效应,联合应用时,显著增强顺铂的肿瘤抑制作用。(4)设计、合成RBM5的靶向siRNA,并证实转染后A549细胞中RBM5的mRNA及蛋白表达下调。与si-Scramble组相比,转染si-RBM5组A549细胞对顺铂敏感性下降;在6μg/ml的顺铂作用下,转染si-RBM5组细胞的凋亡发生率明显减低,cleaved caspase-9及cleaved caspase-3、胞浆细胞色素c表达明显减弱,凋亡基因表达呈抗凋亡效应。(5)给予si-RBM5组,移植瘤组织中RBM5mRNA及蛋白表达均下调;移植瘤组织的凋亡基因表达呈抗凋亡效应。各组小鼠肿瘤随时间延长体积均逐渐增大,与mock(PBS)组、control(si-Scramble)组、si-RBM5组相比,顺铂治疗组肿瘤体积显著缩小,差异具有统计学意义。但与mock组、control组相比,si-RBM5组肿瘤生长无显著差异。结论(1)与亲代人肺腺癌细胞A549相比,RBM5在其耐药细胞A549/DDP中表达下调,提示RBM5与肺癌化疗耐药有关。(2)在体内、体外实验中,将RBM5基因导入人肺腺癌耐药细胞A549/DDP后,A549/DDP细胞凋亡增加,对顺铂的敏感性显著增加,促凋亡基因表达上调,抗凋亡基因表达下调,提示RBM5可能通过调控抗/促凋亡基因的表达逆转肺腺癌耐药细胞的顺铂耐药性。(3)在体外实验中,采用靶向siRNA下调肺腺癌细胞A549细胞中内源性RBM5的表达水平后,顺铂诱导的A549细胞凋亡减少,对顺铂敏感性下降;下调RBM5基因表达后,促凋亡基因表达下调,抗凋亡基因表达上调,进一步证实RBM5可通过调控凋亡相关基因的表达影响肺腺癌的顺铂敏感性。而体内实验中,A549移植瘤局部注射RBM5-siRNA及转染试剂,虽然肿瘤组织RBM5表达水平下调,但是并未影响顺铂对移植瘤的治疗效果,提示在体内,采用siRNA下调RBM5不足以影响顺铂对移植瘤的治疗效果,体内对顺铂的反应可能存在复杂的调控机制。(4)本研究表明,RBM5通过调控凋亡相关基因的表达影响肺癌细胞耐药;RBM5可作为预测肺癌患者对顺铂治疗敏感性的潜在分子标志物,并可能成为提高肺癌患者化疗敏感性的潜在治疗靶点。本研究也进一步明确和发现了与耐药密切相关的凋亡基因。
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