宫颈癌是一种严重的妇科恶性肿瘤,严重危害女性健康
[1]。由于宫颈癌早期阶段通常没有明显症状,约有一半的宫颈癌患者在晚期阶段才被确诊,治疗难度增加,预后较差
[2]。因此,充分了解宫颈癌的病理机制有助于寻找新的生物标志物及治疗靶点,改善女性健康。
研究表明,微小RNA(microRNA,miRNA)的表达改变参与了宫颈癌的发生、进展和转移
[3,4]。miRNA是一类具有重要生物学功能的非编码小分子RNA,长度约为19~25个核苷酸,能够通过调控基因表达来影响细胞的增殖、分化、凋亡和上皮‑间质转化(epithelial‑mesenchymal transition,EMT)等生物学过程。另外,miRNA的上调或下调表达与宫颈癌细胞的增殖、迁移和侵袭能力相关。miR‑193b‑5p作为miR‑193家族的一员,其在多种肿瘤中的作用逐渐被揭示,尤其在脑膜瘤
[5]、胰腺癌
[6]、乳腺癌
[7]等多种肿瘤中展现出明显的肿瘤抑制作用。CD44作为透明质酸和细胞膜上其他糖蛋白的受体,是与肿瘤转移相关的黏附分子之一
[8]。研究表明,miR‑193b在宫颈癌病变过程中发挥重要作用,与宫颈癌细胞的迁移密切相关
[9,10]。生物信息学分析显示miR‑193b‑5p 与CD44v6存在结合位点。但是miRNA‑193b‑5p如何调控CD44v6参与EMT过程促进/抑制宫颈癌细胞的迁移、侵袭尚未见研究报道。因此,本研究通过建立干扰miRNA‑193b‑5p细胞模型等技术方法,寻找miRNA‑193‑5p与CD44v6之间的靶向关系、进一步揭示其对宫颈癌细胞增殖、侵袭、迁移及EMT过程中的分子机制,寻求新的治疗靶点,为宫颈癌患者提供新的治疗思路和新的治疗方法,对于宫颈癌的诊断、治疗以及预后具有重要意义。
1 材料与方法
1.1 临床样本
收集2022年6月~2024年4月医院接治的38例宫颈癌患者手术切除的宫颈癌肿瘤组织,患者年龄32~68岁,平均(50.48±8.92)岁,其中鳞状细胞癌23例、腺癌15例。纳入标准:(1)经病理学检查明确诊断为宫颈癌;(2)术前未接受针对宫颈癌的放化疗或生物免疫治疗等;(3)患者临床资料完整。排除标准:(1)合并肝脏、肾脏等严重器质性病变;(2)合并其他类型的恶性肿瘤;(3)患有感染性疾病、全身性疾病、自身免疫性疾病等。并取同期38例来源于我院因良性病变切除全子宫患者的正常宫颈组织,患者年龄37~70岁,平均(51.06±7.95)岁。纳入标准:(1)经临床或影像学确诊为子宫肌瘤;(2)患者临床资料完整。排除标准:(1)在宫颈部位发现异常病变以及有其他妇科恶性肿瘤病史的患者;(2)正在妊娠或哺乳期;(3)患有严重全身性疾病如糖尿病、心脏病或其他可能影响宫颈组织的疾病。本研究经伦理委员会批准(KY202207 2204),实验前均获得患者及家属知情同意。
1.2 主要材料与试剂
SiHa细胞购于美国ScienCell公司,优级胎牛血清购于北京伊塔生物科技公司,DMEM培养基购于深圳中科百抗生物科技公司,山羊血清、BCA检测试剂盒、结晶紫购于上海碧云天生物技术公司,Trizol试剂盒和Lipofectamine™ RNAiMAX试剂盒购于美国Invitrogen公司,miRNA专用反转录试剂盒购于美国GeneCopoeia公司,SYBR Green荧光定量染料法试剂盒购于美国ABI公司,CCK‑8试剂盒购于上海钰博生物科技公司,8 μm孔径Transwell小室购于美国Corning公司,TritonX‑100购于南京森贝伽生物科技公司,RIPA裂解液购于美国MedChemExpress公司,兔抗GAPDH、E‑cadherin、N‑cadherin、Vimentin多克隆抗体购于英国Abcam公司,辣根过氧化物酶与荧光素标记山羊抗兔购于美国Sigma‑Aldrich公司,DAPI购于北京索莱宝科技公司,CD44v6 3′‑UTR区野生型(WT)与突变型(MUT)质粒载体由上海乔羽生物科技公司设计构建,双荧光素酶报告基因检测试剂盒购于武汉佰瑞得生物技术公司。
1.3 方法
1.3.1 实时荧光定量PCR(RT‑qPCR)
Trizol法提取宫颈癌组织、正常宫颈组织及转染后各处理组SiHa细胞的总RNA,RNA的纯度和浓度通过Nano Drop仪测定,取A260/A280比值在1.8~2.0之间的样品,利用miRNA专用反转录试剂盒,将RNA反转录为cDNA。再以cDNA为模板,检测各样本内miR‑193b‑5p的表达水平,参照SYBR Green检测试剂盒说明书,将稀释后的cDNA与特异性引物、以U6作为内参基因,反应程序:95 ℃ 15 min;95 ℃ 10 s、60℃ 30 s,40个循环。引物序列如下:miR‑193b‑5p上游引物5′‐ACACTCCAGCTGGGCGGGGTTTTGAGGGCG‐3′,下游引物5′‐CTCAACTGGTGTCGTGGAGTCGG‐3′;U6上游引物5′‐CTCGCTTCGGCAGCACA‐3′,下游引物5′‐AACGAACGCTTCACGAATTTGCGTCGT‐3′。实验重复3次,通过ABI 7300仪器进行扩增,扩增结束后,获得Ct值,使用2‑ΔΔCt法计算miR‑193b‑5p的相对表达量。
1.3.2 细胞培养与转染
从-80 ℃冰箱取出SiHa细胞后迅速解冻,并加入含10%胎牛血清的DMEM培养基,置于37 ℃ 5%CO2的恒温培养箱中,常规传代培养。观察SiHa细胞处于对数生长期时在24孔板上进行接种,每孔为1×105个细胞,继续贴壁培养24 h后,使用Lipofectamine™ 3000进行细胞转染,按照试剂盒说明书操作,将miR‑193b‑5p 模拟物(mimics)及mimics阴性对照(mimics NC)、miR‑193b‑5p抑制物(inhibitors)及inhibitors NC分别转染至SiHa细胞,并以正常培养、未转染的细胞作为对照组。将各组细胞置于培养箱内,4~6 h更换一次培养基,24 h后收集上述5组SiHa细胞。
1.3.3 CCK‑8法
将SiHa细胞接种至96孔板,密度为每孔5×103个,按照1.3.2进行分组与转染后,在培养0、24、48、72 h时,向孔内加入10 µL CCK‑8工作液,轻轻晃动时试剂与培养基充分混匀,放入培养箱内孵育4 h,结束后用酶标仪检测450 nm处每孔的光密度(OD)值。
1.3.4 细胞划痕实验
收集处理后的5组SiHa细胞接种于6孔板,密度为每孔2×105个,过夜培养使细胞均匀铺满6孔板。使用无菌移液器吸头垂直于细胞表面,在细胞中央区域纵向划出划痕,用PBS冲洗以去除划痕下的细胞和碎片,在划痕后0 h立即拍摄划痕区的显微图像,以记录划痕的初始宽度。将细胞放回37 ℃、5%CO2的恒温培养箱内培养,24 h后拍摄划痕区的显微图像,使用ImageJ软件测量各时间点划痕区域的面积,分析各组划痕愈合率。
1.3.5 Transwell小室法
将基质胶稀释后涂覆于8 μm孔径的Transwell小室上室,静置于37 ℃下使其凝固后,分别接种5组SiHa细胞,密度为每孔2×105个,将含10%胎牛血清的培养基加入到下室。常规培养24 h后,用棉签擦去基质胶和上室内未侵袭细胞,固定后再用1%结晶紫染色,在光学显微镜下观察并采集图像,计数6个随机视野下细胞数,取均值作为侵袭数目结果。
1.3.6 细胞免疫荧光染色
将处理后的5组SiHa细胞在含盖玻片的6孔板内培养, 4%多聚甲醛固定,经0.2%TritonX‑100处理后再封闭1 h,分别浸入含兔抗E‑cadherin、N‑cadherin、Vimentin多克隆抗体(1∶200)的溶液中进行标记,4 ℃孵育过夜。次日,浸入含荧光素标记二抗(1∶500)溶液中,37 ℃避光孵育1 h,用DAPI核染,封片剂封固细胞,晾干,在荧光显微镜下观察并采集图像。
1.3.7 蛋白质免疫印记(Western Blot)
使用RIPA裂解液裂解处理后的5组SiHa细胞,BCA法对裂解产物中的蛋白质浓度进行定量。将蛋白经100 ℃水浴煮沸变性,取等量样品上样,通过10%SDS‑PAGE电泳分离,湿法转移至硝酸纤维素膜上,接着浸入5%脱脂奶粉中室温封闭1 h,在4 ℃下将蛋白印迹与稀释后的兔抗E‑cadherin、N‑cadherin、Vimentin多克隆抗体(1∶1 000)进行共孵育。次日,室温下加入稀释后的相应二抗(1∶5 000),孵育1 h后,化学发光底物液避光显影,ImageJ软件分析各样品中目标蛋白E‑cadherin、N‑cadherin、Vimentin的相对表达量。
1.3.8 双荧光素酶报告基因实验
通过生物信息学软件miRWalk 预测miR‑193b‑5p是否与CD44v6的3′‑UTR存在潜在结合位点。根据CD44v6 3′‑UTR区与miR‑193b‑5p结合的靶位点设计WT序列,并对WT靶位点进行定点突变设计MUT序列,将两种待测的CD44v6 3′‑UTR序列分别插入到报告基因载体,再使用Lipofectamine™ 3000将荧光素酶报告基因质粒CD44v6 3′‑UTR的WT、MUT分别和miR‑193b‑5p mimics、mimics NC共转至SiHa细胞中,细胞孵育48 h后,按照试剂盒操作,测定各孔细胞的荧光素酶发光强度。
1.4 统计学处理
本研究的实验结果均以()表示,SPSS 23.0软件作统计学分析。多组间数据进行One‑way ANOVA检验。P<0.05为差异具有统计学意义。
2 结果
2.1 宫颈癌组织及正常宫颈组织中miR‑193b‑5p表达比较
RT‑qPCR检测结果显示,相较于正常宫颈组织,宫颈癌组织中miR‑193b‑5p相对表达量显著下调(
P<0.05)。见
图1。
2.2 转染后宫颈癌细胞中miR‑193b‑5p表达比较
RT‑qPCR检测转染后SiHa细胞中miR‑193b‑5p表达的结果显示,miR‑193b‑5p mimics组中miR‑193b‑5p相对表达量显著高于对照组、mimics NC组(
P<0.05);miR‑193b‑5p inhibitors组中miR‑193b‑5p相对表达量显著低于对照组、inhibitors NC组(
P<0.05)。见
图2。
2.3 miR‑193b‑5p对宫颈癌细胞增殖的影响
在转染后培养24、48、72 h时,与对照组、mimics NC组比较,同一时间点下miR‑193b‑5p mimics组SiHa细胞增殖活性显著降低(
P<0.05);与对照组、inhibitors NC组比较,同一时间点下miR‑193b‑5p inhibitors组SiHa细胞增殖活性显著升高(
P<0.05)。见
图3。
2.4 miR‑193b‑5p对宫颈癌细胞迁移与侵袭的影响
miR‑193b‑5p mimics组SiHa细胞划痕愈合率显著低于对照组、mimics NC组(
P<0.05);miR‑193b‑5p inhibitors组SiHa细胞划痕愈合率则显著高于对照组、inhibitors NC组(
P<0.05)。见
图4。
miR‑193b‑5p mimics组SiHa细胞侵袭数目显著少于对照组、mimics NC组(
P<0.05);miR‑193b‑5p inhibitors组SiHa细胞侵袭数目显著多于对照组、inhibitors NC组(
P<0.05)。见
图5。
2.5 miR‑193b‑5p对宫颈癌细胞EMT标志蛋白E‑cadherin、N‑cadherin、Vimentin表达的影响
与对照组、mimics NC组比较,miR‑193b‑5p mimics组SiHa细胞中E‑cadherin荧光染色强度明显增强,其蛋白相对表达量显著增加(
P<0.05),miR‑193b‑5p mimics组SiHa细胞中N‑cadherin、Vimentin荧光染色强度明显减弱,两种蛋白相对表达量显著减少(
P<0.05);与对照组、inhibitors NC组比较,miR‑193b‑5p inhibitors组SiHa细胞中E‑cadherin荧光染色强度明显减弱,蛋白相对表达量也显著减少(
P<0.05),同时,miR‑193b‑5p mimics组SiHa细胞中N‑cadherin、Vimentin荧光染色强度明显增强,蛋白相对表达量也均显著增加(
P<0.05)。见
图6、
7。
2.6 miR‑193b‑5p与CD44v6靶向关系预测与验证结果
经预测发现miR‑193b‑5p与CD44v6的3′‑UTR存在结合位点,见
图8A。双荧光素酶报告基因实验结果显示,将 mimics NC、miR‑193b‑5p mimics转染至SiHa细胞中后,相较于mimics NC,miR‑193b‑5p mimics对CD44v6 MUT的相对荧光素酶活性无显著影响(
P>0.05),但显著抑制了CD44v6 WT的相对荧光素酶活性(
P<0.05),见
图8B。
3 讨论
目前,随着对miRNA研究的不断深入,现已明确miRNA在包括宫颈癌在内的多种人类恶性癌症中起着至关重要的作用。miRNA的异常表达不仅反映了肿瘤的生物学特性,也提供了新的肿瘤诊断和治疗策略。宫颈癌患者肿瘤组织或细胞中一些miRNA表达表现为增加或减少,这些变化可能与宫颈癌的发生和进展相关
[11]。例如,宫颈癌肿瘤组织中miR‑21的表达显著高于癌旁非肿瘤组织,其是宫颈癌细胞存活和增殖的关键调节因子
[12];miR‑214‑3p在宫颈癌细胞中表达下调,增加其表达能够抑制细胞增殖活性、侵袭和迁移
[13]。近年来,针对miRNA的表达干预策略逐渐成为肿瘤治疗的重要方案之一,为宫颈癌患者带来新的希望。深入探索miRNA在宫颈癌中的表达模式及其与疾病进展的关系,将为该领域的研究和临床应用提供更加坚实的基础。在本研究发现miR‑193b‑5p在宫颈癌肿瘤组织中表达下调,上调其表达显著抑制宫颈癌SiHa细胞的增殖活性、迁移、侵袭以及EMT过程,而下调其表达起着相反作用。因此,该项研究可能为揭示宫颈癌的发病机制及其靶向治疗策略提供新的见解。
miR‑193b‑5p在肿瘤发生和发展中的作用已经引起了越来越多的关注,其在多种肿瘤中显示出重要的生物学功能。已在胃癌组织中检测到miR‑193b‑5p表达水平显著下调,抑制其表达可以增强胃癌细胞的增殖能力,表明miR‑193b‑5p在胃癌中起肿瘤抑制因子的作用
[14]。miR‑193b‑5p在结直肠癌亲本细胞和耐药细胞中均表达下调,提高其表达能够促进耐药细胞对5‑氟尿嘧啶的敏感性,诱导细胞发生凋亡
[15]。此外,还有研究显示miR‑193b‑5p可作为膀胱尿路上皮癌患者总生存期和预后良好的预测因子
[16]。在宫颈癌发展过程中,EMT被认为是肿瘤细胞获得侵袭、转移能力的关键步骤。在此过程中,上皮细胞失去极性,获得间质细胞表型并和其他细胞连接,从而脱离原发肿瘤,侵入周围组织,通过淋巴系统或血液传播到其他部位
[17]。E‑cadherin、N‑cadherin、Vimentin在肿瘤的迁移、侵袭及浸润过程中发挥着重要的作用,是EMT发生的重要标志,EMT是肿瘤复发和转移的重要原因。E‑cadherin是钙黏附蛋白家族中的重要成员之一,是导致细胞间黏附减弱,是肿瘤转移过程的一个重要环节。N‑cadherin也参与了细胞之间的同型相互作用。发生了EMT的肿瘤细胞的表面的N‑cadherin分子增强了肿瘤细胞与正常表达N‑cadherin分子的间质细胞的亲和性。特别是上皮细胞层下方的基质中的成纤维细胞。Vimentin是表达于间质细胞的一种中间纤维,与细胞运动密切相关,被认为是一种间质标记物
[18]。说明miRNA靶向上皮间质转化的信号通路或转录因子进而影响宫颈癌的侵袭转移性,为宫颈癌的治疗提供新的作用靶点。
本研究结果显示,在宫颈癌SiHa细胞中转染miR‑193b‑5p mimics提高miR‑193b‑5p表达后,细胞增殖活性和细胞划痕愈合率降低,细胞侵袭数目减少,上皮细胞标志物E‑cadherin荧光染色强度和蛋白表达水平增加,间质细胞标志物N‑cadherin和Vimentin的荧光染色强度和蛋白表达水平减少,而转染miR‑193b‑5p inhibitors抑制miR‑193b‑5p表达后起着相反作用。由此说明,miR‑193b‑5p可能在宫颈癌的进展过程中发挥着抑制作用。
CD44是一种分布在细胞表面的跨膜糖蛋白,参与细胞间的相互作用,尤其是在细胞增殖、迁移、黏附等方面发挥功能。CD44v6是CD44家族的一种异构体,与多种肿瘤的发生、发展和转移密切相关
[19]。研究显示,CD44v6在多种肿瘤类型中均上调表达,并通过调节细胞外基质、抑制肿瘤细胞凋亡、协助干细胞定植等机制来促进肿瘤发展
[20,21]。并已有研究指出,CD44v6在宫颈癌肿瘤组织中高表达,能够促进宫颈癌细胞的增殖和分化,并与肿瘤组织学分级和肿瘤大小显著相关
[22]。此外,CD44v6能够结合E‑cadherin促进肿瘤细胞从原发肿瘤部位发生迁移,当两者结合时,细胞间的黏附能力下降,从而促进肿瘤细胞转移
[23]。在许多肿瘤如胃癌
[24]、肝癌
[25]、结肠癌
[26]、前列腺癌
[27]等研究中已证实CD44通过上调间皮标志物及下调上皮标志物可显著促进EMT的发生,可以推测CD44可能成为肿瘤诊断、治疗及预后非常有前景的靶标。
本研究经生物信息学软件预测发现,CD44v6是miR‑193b‑5p的潜在靶基因,进一步实验验证显示miR‑193b‑5p负调控宫颈癌SiHa细胞中CD44v6的表达。结合以上研究结果,推测miR‑193b‑5p通过靶向抑制CD44v6表达影响宫颈癌SiHa细胞的生物学行为。
综上所述,本研究表明miR‑193b‑5p在宫颈癌组织中下调表达,提高其表达能够抑制宫颈癌增殖活性、迁移和侵袭能力,同时抑制EMT过程,该作用可能与其调控CD44v6的表达作用有关,提示miR‑193b‑5p可能是宫颈癌的潜在治疗靶点。后续还需进行动物体内实验和大规模临床试验,以充分验证miR‑193b‑5p作为宫颈癌诊断和治疗靶点的有效性和可靠性。
作者贡献度说明:
热孜宛古丽:研究设计、实验操作、论文撰写及修改;买买提·司马义,张晓玲:细胞培养、实验操作;叶勒丹·马汉:数据处理,统计分析;周玲:实验指导,论文审阅与指导修改。
所有作者声明不存在利益冲突关系。
新疆维吾尔自治区自然科学基金(2022D01C104)