miR-483-5p在神经胶质瘤细胞增殖中的作用及其机制研究

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神经胶质瘤是中枢神经系统最常见的恶性肿瘤,占所有颅内肿瘤的40%,具有高复发率,高致残率和高死亡率,其中恶性程度最高的胶质母细胞瘤预后中位生存期不超过14个月。虽然目前胶质瘤的治疗方法包括手术治疗、化学药物治疗、放射治疗且均取得了丰富的研究成果,但对其预后改善极为有限。胶质瘤治疗难点在于其恶性的肿瘤生物学特征,如胶质瘤细胞过度的增殖及广泛的组织浸润,因此,寻找关键的分子靶点,阻断肿瘤细胞恶性生物学行为成为目前研究者广为关注的重点。miRNAs是人类基因组中除转录因子以外新发现的一大类重要的调控分子,其长度一般约为22个核苷酸,主要在转录后水平对靶基因调控而发挥作用。miRNAs在肿瘤发生发展中的功能自本世纪初报道以来迅速成为该研究领域新的热点,并被寄希望于成为肿瘤治疗的重要分子靶点,但是目前我们对于胶质瘤中重要的miRNAs了解较少,因此,本论文中我们筛选鉴定了一个在胶质瘤中尚未报道的miRNAs miR-483-5p,并对其在胶质瘤中的功能及机制进行了研究。我们首先使用miRNA表达谱芯片比较了三对胶质母细胞瘤及瘤旁正常脑组织miRNA表达谱的差异,结果在胶质瘤组织中获得91个异常表达的miRNAs,其中miR-483-5p表达下调最显著,为100倍。随后,我们在9例不同级别胶质瘤组织、3例正常脑组织及3种人脑胶质瘤细胞系中验证了miR-483-5p的表达水平。miR-483-5p在肿瘤中的功能此前尚无明确报道,其在胶质瘤中表达显著减少的特点提示其很可能在胶质瘤中发挥作用,因此我们对其进行了初步的功能探索。根据我们检测的三种胶质瘤细胞系中miR-483-5p的相对表达量,我们选择U251和U87作为细胞模型研究miR-483-5p的功能。首先我们构建了包含miR-483-5p前体序列及两侧侧翼序列的miR-483-5p慢病毒表达质粒载体pLenti6.3/V5-DEST-miR-483-5p,然后在HEK293T细胞中包装表达miR-483-5p的慢病毒及对照慢病毒,接下来分别感染U251和U87细胞,经blasticidin筛选后建立了稳定表达miR-483-5p的稳转细胞系和对照细胞系。Real-time PCR验证稳转效果后,我们使用MTT法及流式细胞术比较了两种miR-483-5p稳转细胞与对照细胞的生长差异,结果发现miR-483-5p过表达细胞生长较对照细胞明显减慢(P<0.01),且G0/G1期分布细胞数目增多(P<0.01),S期和G2/M期细胞数目减少,细胞周期发生了G0/G1期阻滞现象。通过脂质体介导将miR-483-5p的AMO(anti-miR-483-5p)和对照寡核苷酸分别转染入miR-483-5p表达水平相对较高的U251细胞后观察到在转染48h后转染anti-miR-483-5p细胞较对照组细胞数目明显增多(P<0.01)。以上结果表明miR-483-5p对胶质瘤细胞增殖有明显的抑制作用,且其作用至少部分是通过阻滞细胞于G0/G1期而实现的。为了明确miR-483-5p抑制胶质瘤细胞增殖的作用机制,我们进一步筛选验证了其直接调控的靶基因。使用TargetScan和miRanda算法预测的miRNAs靶基因的数据库,我们初步筛选获得6个与肿瘤细胞增殖及迁移相关的潜在靶基因,使用Real-time PCR及荧光素酶报告实验我们观察到其中ERK1(MAPK3)、ALCAM及PLA2G5基因mRNA的表达水平及3’UTR区荧光素酶活性受到miR-483-5p明显的抑制(P<0.05)。ERK1属于MAPK(mitogen-activated protein kinase)家族蛋白,在肿瘤中调控细胞的增殖过程,因此我们将其作为重点研究的靶基因。为此,我们构建了ERK13’UTR突变体的报告质粒,并使用Real-time PCR和Western blot检测了转染miR-483-5p的U87细胞和转染anti-miR-483-5p的U251细胞中内源性ERK1的表达情况。我们发现ERK13’UTR突变后其荧光素酶活性基本回复到对照细胞水平,并且转染miR-483-5p的U87细胞中ERK1的mRNA及蛋白表达水平显著降低(P<0.05),而转染anti-miR-483-5p的U251细胞中ERK1的mRNA及蛋白表达水平显著升高(P<0.01),表明miR-483-5p通过ERK13’UTR直接调控其表达。为了明确miR-483-5p是否通过ERK1介导抑制胶质瘤细胞的增殖,我们设计构建了ERK1的siRNA表达质粒载体pSUPER-ERK1-RNAi,并将pSUPER-ERK1-RNAi、anti-miR-483-5p单独或同时转染入U251细胞,48h后我们观察到较转染对照质粒组,单独转染pSUPER-ERK1-RNAi组细胞数目及ERK1蛋白的表达减少,单独转染anti-miR-483-5p组细胞数目及ERK1蛋白的表达增加,两者共转染组细胞数目及ERK1蛋白的表达较单独转染anti-miR-483-5p组显著减少。以上结果表明miR-483-5p通过直接作用于ERK1抑制胶质瘤细胞的增殖。最后,我们采用裸鼠皮下移植瘤动物模型观察了miR-483-5p在体内对胶质瘤形成的影响。10只裸鼠,分两批次,双侧肋部皮下分别接种1.5×106个U87-control和U87-miR-483-5p细胞,定期观测两组细胞在体内成瘤情况。结果显示,U87-miR-483-5p组细胞在裸鼠体内成瘤能力及生长速度在观测的24天内明显低于U87-control组细胞(P<0.05),肿瘤重量和肿瘤体积也明显低于对照组细胞(P<0.05)。本部分实验进一步证明了miR-483-5p基因表达水平升高抑制了神经胶质瘤的增殖能力。综上所述,本研究首次发现miR-483-5p在神经胶质瘤中表达异常减少,miR-483-5p抑制胶质瘤细胞的增殖,并引起细胞G0/G1期阻滞;同时我们鉴定了数个miR-483-5p调控的靶基因,并证明了其通过直接调控靶基因ERK1抑制胶质瘤细胞增殖的分子机制;在体实验同样说明miR-483-5p表达升高抑制体内胶质瘤的形成。以上结果为胶质瘤的临床治疗提供了新的靶点和思路。
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